RU176241U1

RU176241U1 - Устройство для калибровки тензометрических весов

Info

Publication number: RU176241U1
Application number: RU2017119957U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Иванович Лагутин; Александр Васильевич Макушин; Алексей Евгеньевич Надеждин; Юрий Александрович Данилов
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-01-12

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для калибровки тензометрических динамометров (тензометрических весов). Техническим результатом является обеспечение калибровки тензометрических весов без необходимости поворотов единожды установленных весов. Устройство для калибровки содержит узел крепления калибруемых весов, размещенный на основании, калибровочную втулку, закрепляемую на весах с возможностью согласования системы координат ее фиксированных точек нагружения с заданной моментной точкой весов, и механизм нагружения с мерами массы, взаимодействующими с калибровочной втулкой посредством коушей, гибких нитей, грузоприемных тарелок и роликов. Калибровочная втулка выполнена в виде крестообразного фланца с гнездом для крепления калибруемых весов и пятью цилиндрическими консолями. На поверхности консолей выполнены поперечные канавки для взаимодействия с коушами, а размещенные на горизонтальных балках фланца боковые консоли снабжены расположенными вблизи места их присоединения к указанным балкам дополнительными поперечными канавками и сквозными внутренними полостями, внутри которых в окрестности указанной средней поперечной плоскости созданы перегородки с отверстиями малого диаметра для закрепления соответствующих гибких нитей механизма нагружения. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам для калибровки многокомпонентных тензометрических динамометров (тензометрических весов - далее ТВ).

Известно устройство для калибровки ТВ (см. P.M. Bidgood. Facility Report and Current Developments. Proceedings of the 4-th International Symposium on Strain Gauge Balances, San-Diego, USA, 2004), содержащее узел установки ТВ, размещенный на жестком основании, закрепляемую на ТВ калибровочную втулку с фиксированными точками нагружения и механизм нагружения с мерами массы, взаимодействующими с втулкой посредством средств приложения и передачи нагрузок в виде последовательно взаимосвязанных коушей, гибких нитей, грузоприемных тарелок и устанавливаемых на основании роликов.

Известно устройство для калибровки ТВ, выбранное в качестве прототипа (см. R.S. Crooks, A. Zwan. Limitation of Internal Balance Calibration Math Models for Simulating Multicomponent Interactions. Proceedings of the 1-st International Symposium on Strain Gauge Balances, NASA/CP 1999-20901, Hampton, USA, 1999, p.p. 29-40, fig. 5) и содержащее узел крепления калибруемых весов, размещенный на жестком основании, калибровочную втулку, закрепляемую на весах с возможностью согласования системы координат ее фиксированных точек нагружения с заданной моментной точкой весов, и механизм нагружения с мерами массы, взаимодействующими с калибровочной втулкой посредством взаимосвязанных коушей, гибких нитей, грузоприемных тарелок и устанавливаемых на основании роликов.

Недостатком этого технического решения является необходимость изменения положения градуируемых ТВ при изменении знака (направления) прикладываемых нагрузок, что приводит к дополнительным затратам времени и потере точности калибровки.

Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются обеспечение оперативности и повышение точности калибровки тензовесов.

Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в обеспечении калибровки тензометрических весов без необходимости поворотов единожды установленных весов.

Этот результат достигается тем, что в устройстве для калибровки тензометрических весов, содержащем узел крепления калибруемых весов, размещенный на жестком основании, калибровочную втулку, закрепляемую на весах с возможностью согласования системы координат ее фиксированных точек нагружения с заданной моментной точкой весов, и механизм нагружения с мерами массы, взаимодействующими с калибровочной втулкой посредством взаимосвязанных коушей, гибких нитей, грузоприемных тарелок и установленных на основании роликов, калибровочная втулка выполнена в виде крестообразного фланца с гнездом для крепления калибруемых весов и пятью цилиндрическими консолями, одна из которых расположена на переднем торце фланца по его продольной оси, а четыре - на задней поверхности его поперечных балок симметрично продольной оси, причем в трех равноотстоящих друг от друга поперечных плоскостях, средняя из которых - совмещаемая с расположением заданной моментной точки калибруемых весов, на поверхности консолей выполнены поперечные канавки для взаимодействия с коушами механизма нагружения, а размещенные на горизонтальных балках фланца боковые консоли снабжены расположенными вблизи места их присоединения к указанным балкам дополнительными поперечными канавками и сквозными внутренними полостями, внутри которых в окрестности указанной средней поперечной плоскости созданы перегородки с отверстиями малого диаметра для закрепления соответствующих гибких нитей механизма нагружения, при этом обеспечена установка соответствующих роликов механизма нагружения на основании напротив консолей и канавок на них.

Сущность полезной модели заключается в создании пространственной системы силоприемных элементов градуировочной втулки, обеспечивающей приложение всех требуемых при калибровке шестикомпонентного динамометра нагружений без каких-либо перемещений калибруемого объекта, что способствует оперативности и повышению точности процесса калибровки.

На фиг. 1 показан вид сбоку предложенного устройства для калибровки ТВ при нагружении продольными силами; на фиг. 2 - разрез боковой консоли калибровочной втулки (укрупненно); на фиг. 3 - виртуальный вид сверху устройства (без одной верхней консоли) со всеми стойками и роликами механизма нагружения и местами их расположения на основании; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3 при нагружений ТВ моментом крена.

Представленное устройство для калибровки ТВ 1 содержит узел крепления 2 калибруемых ТВ, размещенный на жестком основании 3. На ТВ установлена калибровочная втулка 4, выполненная в виде крестообразного фланца с гнездом 5 для крепления калибруемых весов. На фланце размещены пять цилиндрических консолей 6, одна из которых находится впереди по продольной оси фланца 4, а четыре – позади, и установлены на поперечных балках фланца симметрично и параллельно продольной оси.

В состав устройства входит механизм нагружения ТВ, включающий меры массы (гири) 7, размещаемые на грузоприемных тарелках 8, которые посредством соединенных с ними гибких нитей 9 и коушей 10 могут взаимодействовать напрямую или через устанавливаемые на основании 3 ролики 11 с калибровочной втулкой 4 и калибруемыми ТВ 1.

На поверхности консолей 6 калибровочной втулки 4 в трех равноотстоящих друг от друга поперечных плоскостях выполнены поперечные канавки 12 для взаимодействия с коушами механизма нагружения. Средняя из указанных поперечных плоскостей посредством подбора толщины прокладок 13, размещаемых в гнезде 5 калибровочной втулки 4, совмещается с заданной моментной точкой Мт калибруемых ТВ. (Мт является условным началом измерительной ортогональной системы координат ТВ, в которой компонента продольной силы X направлена по оси ТВ, компонента нормальной силы Y - вертикально, а компонента боковой силы Z - горизонтально, соответственно, компоненты моментов крена Mx, рыскания My и тангажа Mz действуют вокруг указанных осей координат.)

Таким образом, места приложения компонентов калибровочных нагрузок к ТВ на калибровочной втулке 4 координируются относительно положения Мт. Создание соответствующих калибровочной втулке направлений нагрузок (направлений присоединяемых к втулке 4 нитей 9) обеспечивается установкой роликов 11 соответствующих диаметров на стойках 14 соответствующей высоты в положениях (например, в отверстиях) на основании 3, обозначенных цифрами I…X, отвечающих расположению соответствующих консолей и канавок на них.

Боковые консоли втулки 2, расположенные в горизонтальной плоскости, снабжены дополнительными канавками 15, расположенными между поперечными балками фланца и канавками 12 в серединной поперечной плоскости. В этих консолях образованы сквозные полости 16, внутри каждой из которых имеется перегородка 17 с отверстием малого диаметра 18, с помощью которых внутри полости закреплены (посредством узлов 19 на нити) соответствующие гибкие нити 9 механизма нагружения. Положение плоскости перегородок 17 соответствует положению канавки 12, находящейся в плоскости расположения Мт ТВ.

Работа устройства для калибровки ТВ осуществляется следующим образом.

Калибруемые ТВ 1 устанавливают в узле крепления 2 в соответствии с требуемой ориентацией в вертикальной (направление силы Y) и горизонтальной (направление силы Z) плоскостях. Калибровочную втулку 4 закрепляют на ТВ с помощью торцовых винтов (не показаны), совмещая при этом (путем подбора толщин прокладок 13) положение соответствующих канавок 12, расположенных на консолях 6, с положением Мт ТВ (см. выше).

При калибровке с помощью изменения количества мер массы (гирь) 7 производят ступенчатое нагружение-разгружение (от нулевой до максимальной и от максимальной до нулевой величин) компонентов ТВ (поодиночке или комплексно) и регистрацию соответствующих выходных сигналов всех компонентов, результатом чего является определение взаимосвязи измеряемых сигналов ТВ и действующих нагрузок (в том числе с учетом взаимных влияний действующих компонентов).

Стойки с роликами, устанавливаемые в положения I-IV, и соответствующие тарелки 8, соединенные с гибкими нитями 9, используются для нагружения и калибровки компонентов ±Х и ±М_y. В этом случае (фиг. 1) используются нити, проходящие сквозь внутренние полости 16 горизонтальных консолей параллельно продольной оси ТВ, которые посредством изготовленных на них узлов 19 взаимодействуют с перегородками 17 в этих полостях, передавая продольную нагрузку в требуемом направлении - одинаковом для обеих консолей или противоположном - и создавая или суммарную силу ±Х, или пару сил ±М_y (момент) требуемого знака.

Стойки с роликами, устанавливаемые в положения V, VI, используются для нагружения компонентов ±Y и ±M_z, при этом нагрузки сверху-вниз создают подвешиванием мер массы с применением коушей 10, гибких нитей 9 и тарелок 8 непосредственно к передней и нижней (в вертикальной плоскости) консолям, а для создания нагрузок в направлении снизу-вверх используют соответствующие ролики стоек V или VI и приложение сил к передней и верхней (в вертикальной плоскости) консолям. Отметим, что для создания силы Y (также как и силы X) используются две точки нагружения.

Стойки с роликами, устанавливаемые в положения VIII, IX, используются для нагружения компонентов ±М_х (фиг. 4), осуществляемого с применением коушей 10, гибких нитей 9 и тарелок 8 при приложении сил к боковым периферийным консолям в дополнительных канавках 15, при этом плоскость приложения нагрузок (плоскость роликов и канавок на консолях - сечение А-А, фиг. 3) смещена относительно плоскости расположения моментной точки ТВ.

Стойки с роликами, устанавливаемые в положения VII, X, используются для нагружения компонента ±Z, осуществляемого с применением коуша 10, гибкой нити 9 и тарелки 8 при приложении силы непосредственно к боковым консолям. При этом положение канавок 12 на боковых консолях градуировочной втулки соответствует расположению моментной точки Мт. Отметим, что для создания силы Z используется одна точка нагружения.

Представленное устройство обеспечивает создание и передачу к калибруемым ТВ всего комплекса потребных при калибровке нагрузок:

- «чистых» моментов (т.е. пар сил);

- моментов вместе с соответствующими силами (т.е. сил, приложенных на плече);

- отдельно каждой из компонентов силы, приложенной в моментной точке ТВ.

При этом также возможно осуществление комплексного оперативного нагружения калибруемых ТВ несколькими компонентами одновременно.

Claims

Устройство для калибровки тензометрических весов, содержащее узел крепления калибруемых весов, размещенный на жестком основании, калибровочную втулку, закрепляемую на весах с возможностью согласования системы координат ее фиксированных точек нагружения с заданной моментной точкой весов, и механизм нагружения с мерами массы, взаимодействующими с калибровочной втулкой посредством взаимосвязанных коушей, гибких нитей, грузоприемных тарелок и установленных на основании роликов, отличающееся тем, что калибровочная втулка выполнена в виде крестообразного фланца с гнездом для крепления калибруемых весов и пятью цилиндрическими консолями, одна из которых расположена на переднем торце фланца по его продольной оси, а четыре - на задней поверхности его поперечных балок симметрично продольной оси, причем в трех равноотстоящих друг от друга поперечных плоскостях, средняя из которых совмещена с расположением заданной моментной точки калибруемых весов, на поверхности консолей выполнены поперечные канавки для взаимодействия с коушами механизма нагружения, а размещенные на горизонтальных балках фланца боковые консоли снабжены расположенными вблизи места их присоединения к указанным балкам дополнительными поперечными канавками и сквозными внутренними полостями, внутри которых в окрестности указанной средней поперечной плоскости созданы перегородки с отверстиями малого диаметра для закрепления соответствующих гибких нитей механизма нагружения, при этом обеспечена установка соответствующих роликов механизма нагружения на основании напротив консолей и канавок на них.