RU1772635C - Устройство дл определени координат центра масс издели - Google Patents

Abstract

Использование: средство измерительной техники дл  машиностроительного производства и исследований в области точной механики, преимущественно дл  изделий сложной формы. Цель - повышение точности и эксплуатационных свойств. Сущность изобретени : в устройстве, содержащем основание с шарнирными опорами, установленную на них платформу с направл ющими дл  закреплени  издели , каретку и уравновешивающий ее противовес установленные на направл ющих с возможностью перемещени  вдоль них и Изобретение относитс  к машиностроению , точной механике, измерительной технике и преимущественно может быть использовано дл  определени  координат центра масс изделий сложной формы. Известно устройство дл  определени  центра т жести тел сложной конфигурации, содержащее раму, укрепленную на горизонтально расположенном валу, вращающемс  в опорах, ось которого лежит в-плоскости весоизмерительный инструмент, размещенный под одной из опор, платформа выполнена в виде горизонтальной балки с двум  вертикальными штангами, одна из которых фиксирована относительно основани  неподвижно, а втора  закреплена шарнирно на каретке, штанги на свободных концах снабжены шарнирно закрепленными с возможностью поворота относительно трех взаимно перпендикул рных осей захватами , предназначенными дл  закреплени  издели , причем центр поворота каждого захваУа совмещен с центром его масс и с продольной осью штанги. С целью дополнительного увеличени  точности центр масс второй штанги выведен в точку пересечени  ее продольной оси с осью ее на шарнире каретки, вводитс  возможность регулировки длины штанг, установка подвижного противовеса на второй штанге. Положительный эффект: снижение вли ни  неточности установки издели  и параметров устройства «а результаты измерений до величины второго пор дка малости, возможность измерени  координат центра масс изделий сложной формы, небольшой поперечный габарит и относительно небольша  масса устройства. 3 з.п.ф-лы, 2 ил. рамы, причем на противоположных поверхност х рамы параллельно одна другой укреплены плиты одинакового веса, св занные со средством, обеспечивающим их синхронное перемещение в противоположные стороны в направлении, перпендикул рном оси вала. Устройство посто нно центрировано относительно опор благодар  применению подвижных противовесов (плит) и позвол ет перемещать тело (изделие ) относительно опор. VI VI Ю о со ел

Description

Известно устройство дл  определени  координат центра т жести издели , содержащее основание, раму, узел св зи рамы и основани , блок креплени  издели , шар- нирно св занный с рамой и чувствительные элементы, расположенные между основанием и рамой, причем узел св зи выполнен в виде шарнирно св занных с основанием и углами рамы стержней, расположенных под углом к плоскости рамы, блок креплени  в виде стола, привода дл  его поворота в вертикальной плоскости и фиксатора поворота, а чувствительные элементы расположены попарно в двух взаимно перпендикул рных направлени х, Устройство обеспечивает определение трех координат центра масс благодар  возможности поворота стола (вместе с изделием) относительно двух взаимно- перпендикул рных осей и измерени  горизонтальных составл ющих реакций в наклонных стержн х (т гах подвеса),

Известен стенд, прин тый за прототип, дл  определени  момента инерции и координат центра т жести моделей судов, содержащий опорную ферму и закрепленную на ней с возможностью качани  вокруг горизонтальной оси раму с механизмом перемещени , позвол ющим перемещать ее е вертикальной плоскости, стол дл  креплени  модели с грузом, перемещающимс  вдоль стола перпендикул рно плоскости рамы , и противовесы, закрепленные на раме с возможностью перемещени  в вертикальной плоскости, причем механизм перемещени  выполнен в виде двух ходовых винтов с резьбой различного шага и направлени , обеспечивающих перемещение противовесов и рамы относительно фермы в противоположных направлени х, а противовесы перемещаютс  по резьбе большего шага. Стенд обеспечивает центровку издели  (модели) относительно заданной оси, т.е. определение центра масс путем перемещени  издели  по платформе в горизонтальном направлении и перемещени  вместе с платформой в вертикальном направлении . При этом платформа посто нно уравновешена относительно оси качани  посредством подвижных противовесов. Разбалансировка платформы регистрируетс  силоизмерительным устройством, распо- ложенным между опорной фермой и св занной с платформой рамой стенда.

Недостатками прототипа  вл ютс  ма- лай точность и ограниченные эксплуатационные возможности вследствие того, что крепление издели  осуществл етс  посредством установки на платформу. В результате положение издели  (и, как следствие, - положение его центра масс) определ етс  с

точностью до величин относительной линейной погрешности установки издели  на платформе и относительно наружных выступающих частей издели  (а не относительно

штатных или нештатных центров креплений , положение которых определено с заданной точностью). Изделие должно иметь по крайней мере две установочные поверхности (платформа имеет плоскую площадку ), положение которых также вли ет на точность измерений. Указанные недостатки не позвол ют повысить точность измерений и ограничивают применение стенда в части определени  координат центра масс изделий произвольной формы.

Целью предлагаемого изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение эксплуатационных возможностей в части определени  координат центра

масс изделий сложной формы.

С этой целью в известном устройстве, содержащем основзниес шарнирными опорами , установленную на них платформу с направл ющими дл  закреплени  издели ,

каретку и уравновешивающий ее противовес , установленные на направл ющих с возможностью перемещени  вдоль них и весоизмерительный инструмент, размещенный под одной из опор, платформа еыполнена в виде горизонтальной балки с двум  вертикальными штангами, одна из которых фиксирована относительно основани  неподвижно, а втора  закреплена шарнирно на каретке, штанги на свободных

концах снабжены шарнирно закрепленными с возможностью поворота относительно трех взаимно-перпендикул рных осей захватами , предназначенными дл  креплени  издели , причем центр поворота каждого

захвата совмещен с центром его масс осью штанги. Устройство может иметь усовершенствовани  дл  дополнительного повышени  точности измерений. Центр масс второй штанги может быть выведен в точку

пересечени  оси этой штанги с осью ее поворота на шарнире каретки. Одна или обе штанги устройства могут быть выполнены регулируемыми по длине. Втора  штанга, центрированна  относительно оси поворота на шарнире каретки и регулируема  по длине может быть снабжена противовесом, установленным на ней подвижно е осевом направлении.

На фиг Л изображена одна из возможных конструкций устройства; на фиг.2 - его плоское схематичное изображение с обозначени ми параметров и геометрической схемой.

Устройство (фиг. 1,2} имеет основание t,

на котором закреплены шарнирные опоры 2

и 3 с ос ми поворота X и Y соответственно, причем между основанием 1 и опорой 3 установлен весоизмерительный инструмент 4. На опорах установлена платформа (балка) 5 устройства, выполненна  в виде призматической балки.- На внешней поверхности балки 5 как на направл ющей расположены каретка 6 и противовес 7 с возможностью перемещени  в1 разные стороны посредством , например, двойного ходового винта 8. Штанга 9 устройства закреплена вертикально и неподвижно относительно опоры 2. Втора  штанга 10 закреплена на каретке б посредством шарнирной опоры 11 : осью поворота z. На свободных концах штанги снабжены захватами 12 и 13. например, резьбовыми, с винтами 14 и 15, установленными с возможностью поворота относительно трех взаимно-перпендикул рных осей вокруг своих центров А и В, лежащих на ос х штанг. Посредством захватов 12 и 13 на устройстве закрепл етс  изделие 16 с центром масс О, положение которого надо определить. Центр масс штанги 10 выведен на ось ее поворота z посредством противовеса 17. Штанги 9 и 10 могут регулироватьс  по длине с помощью ходовых винтов 18 и 19. Штанга 10 может быть снабжена подвижным противовесом 20. Дл  контрол  и регулировки устройство может быть снабжено регулировочным винтом 21. противовесом 22, линейной мерой 23, угломером 24 иуров- нем 25.

Устройство на фиг. 1,2 работает следующим образом. Изделие 16 закрепл етс  на устройстве посредством винтов 14 и 15 на концах штанг 9 и 10. При этом каждый из захватов 12, 13 поворачиваетс  вокруг своего центра на требуемый угол дл  обеспечени  соосности резьбового гнезда издели  и винта захвата, Балка 5 устанавливаетс  в горизонтальное положение регулировочным винтом 21 с контролем уровнем 25. Посредством двойного ходового винта 8 каретка 6 перемещаетс  до установки штанги 10 в вертикальное положение с контролем по линейной мере 23 и угломером 24. Противовес 7 движетс  в направлении, обратном перемещению каретки 6, поэтому разбалансировани  балки устройства относительно оси поворота X опоры 2 не происходит . Относительна  длина штанг 9 и 10 измен етс  посредством винтов 18 и 19, при этом противовес 20 перемещаетс  винтом 19 в направлении, обратном перемещению выдвижной части штанги 10 и обеспечивает сохранение ее центровки относительно оси ее поворота z. Весоизмерительным инструментом 4 измер ют весовую реакцию FI издели  на известном плече S .

(рассто ние между опорами 2 и 3), по которой определ етс  проекци  ai центра масс О на ось балки с отсчетом от оси X поворота опоры 2:

ai FiS

mg

где mg - вес издели  с массой т;

i - номер измерений.

Координаты центра масс как составл ющие радиус-вектора г0 относительно системы координат издели  с началом в полюсе С определ ютс  из системы линейных

уравнений вида

е r0 ai + ei ГА ,

где ei - орт горизонтальной оси балки в системе координат издели  (например, когда центры захватов лежат на одной горизонтали ):

25

- гв - гд

ei ,

I гв - ГА I

ГА, гв - радиус-векторы центров захватов 12 и 13 (точек А и В) относительно полюса С (С - произвольна  точка, св занна  с изделием , относительно которой заданы радиус-векторы центров захватов). Дл  определени  трех координат необходимы как минимум три измерени  с различными расположени ми издели  относительно горизонтальной оси балки устройства.

Погрешность 6 3 определени  величины ai вследствие неточности установки издели  на устройстве определ етс  по формуле

5а, х

L+6L

v Гд, L+OL / Д 2

х 61(ттгг) ,

где Л - погрешность установки каретки (ошибка в определении рассто ни  R - проекции рассто ни  между опорами 2 и 11 на горизонтальную ось балки устройства; отно- шение Ак c,L,R  вл етс  величиной первого пор дка малости);

L - длина штанги 10 (от центра захвата до оси балки);

д L - погрешность определени  L, у - угол между горизонтальной осью

балки и линией, соедин ющей центр захвата 12 (точка А) с центром масс издели ;

с - рассто ние между центром захвата 12 (точка А) и центром масс издели .

Относительно погрешности установки каретки А величина д В  вл етс  величиной второго пор дка малости, - этим обеспечена более высока  точность измерений, чем на известных устройствах. Точность также увеличиваетс  при уменьшении величины у посредством регулировки д ин штанг {с выводом центра масс на одоу горизонтально с точкой А) и повторных измерений. Возможность изменени  длин метен г позвол ет также сократить количество переустановок издели  на устройстве с трех до двух. Благодар  универсальной конструкции захватов устройство имеет расширенные эксплуатационные возможности и позвол ет определ ть координаты центра масс изделий сложной формы. Устройство имеет небольшой поперечный гвбарит (плоскую форму) и небольшую массу.

Claims (4)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  коор- динат центра масс издели , содержащее основание с шарнирными опорами, установленную на них платформу с направл ющими дл  закреплени  издели , каретку и уравновешивающий ее противовес, установленные на направл ющих с возможностью перемещени  вдоль них, и весоизмерительный инструмент, размещенный под одной из опор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  эксплуатационных возможностей, оно снабжено двум  вертикальными штангами , одна из которых неподвижно закреплена на платформе, а друга  - подвижно на каретке, захватами, шарнирно закрепленными на свободных концах штанг с возмож- ностью поворота относительно трех взаимно-перпендикул рных осей и предназначенными дл  закреплени  издели , а центр поворота каждого захвата совмещен

   с его центром масс и с продольной осью штанги, а платформа выполнена в виде горизонтальной балки,
2. 2.Устройство по п.1, отличающее- с   тем, что втора  штанга установлена так,

   что ее центр масс расположен в плоскости, параллельной плоскости платформы и проход щей через ось шарнира каретки.
3. 3.Устройство поп.1,от ичающее- с   тем. что штанги регулируемы по длине.
4. 4. Устройство по пп,1 и 3, отличающее с   тем, что оно снабжено противовесом , установленным на второй штанге подвижно в осевом направлении.

   .

   (О