RU1796864C - Преобразователь линейных перемещений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике линейных измерений, а именно к средствам дл  измерени  линейных перемещений. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым под острым углом к оси, а подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф , равный 60-98°, оси изогнутого штыр  механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости,  вл ющейс  плоскостью симметрии призмы , а плоскость, проход ща  через ребра призмы, перпендикул рна оси измерительного наконечника. При этом ось штыр  механотрона может быть пр молинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соответствии с требуемым законом преобразовани . 3 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к технике линейных измерений, а именно к средствам дл  измерени  линейных перемещений, имеющих выход в виде электрического сигнала .

Известны широкодиапазонные измерительные преобразователи линейных перемещений , содержащие корпус, подвижное звено с клиновой передачей и узкопредельный измерительный преобразователь, у которого направл ющие подвижного звена выполнены коаксиальными корпусу узкопредельного первичного преобразовател , подвижное звено - в виде втулки с внутренней конической поверхностью, а узкопредельным преобразователем  вл етс  механотрон.

Основным недостатком этого преобразовател   вл ютс  сложность конструкции

и пониженна  точность в динамических услови х эксплуатации из-за большой массы подвижного звена.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым, подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф, равный 60-90°, оси изогнутого штыр  механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости,  вл ющейс  плоскостью симметрии призмы, а плоскость, проход ща  через ребра призмы , перпендикул рна оси измерительного наконечника. При этом ось щтыр  механотрона может быть пр молинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соот ю

вететвии с требуемым законом преобразовани .

На фиг. 1 схематично изображена конструкци  преобразовател ; на фиг.2 - призма, вид; на фиг.З - расчетна  схема функциони- ровани  прербразовател .

Преобразователь линейных перемещений состоит из корпуса 1, подвижного звена в виде стержн  2 с измерительным наконечником 3 и призмы 4, крепежной втулки 5, жестко соединенной с корпусом 1, механотрона 6 со штырем 7 и мембраной 8, закрепленного COOCHQ корпусу 1 в кольце втулки 5.

Штырь 7 выполнен изогнутым в плоскости наибольшей чувствительности механот- рона так, что его ось с продольной осью механотрона образует угол @0 в начальном положении подвижного звена, В рабочем состо нии штырь 7 отклонен от продольной оси ме.ханотрона на угол

е ©0+Ј...

При выборе угла Эо следует учитывать , что чем меньше этот угол, тем более широкий диапазон измер емых перемещений обеспечиваетс  преобразователем. Следует отметить, что выбирать этот .угол более 10° не целесообразно, т.к. при этом существенного расширени  диапазона измерений не, обеспечиваетс . Поэтому этот угол целесообразно выбирать в диапазоне 0-10°, На части измерительного стержн  2, выступающей за корпус 1, установлена пружина 9, создающа  вместе с силой веса подвижного зеена усилие, с которым измерительный наконечник 3 воздействует на измер емую деталь ТО, базируемую на основании 11, жестко св занна  с корпусом 1.. .-.

Предлагаемый преобразователь рабо- тает следующим образом.

При перемещении измерительного стержн  2, обусловленном измерением детали 10, происходит отклонение штыр  7 механотрона на угол / . Это отклонение штыр  преобразуетс  в выходной электри- ческий сигнал механотронной измерительной системы.

Функциональна  зависимость между углом / отклонени  штыр  7 от его начального положени , определ емого углом 0 о, и перемещением х измерительного стержн  2 может быть установлена в соответствии с фиг.З. . .

Как видно из фиг.З, в треугольнике DBE угол BDE - пр мой, а угол BED равен 0, так что

DB BEsin 0 BEsin( ) А х sin (00+/ ) .(1).

С другой стороны, в треугольнике OBD пр мым  вл етс  угол QDB, а угол DOB равен /, так что

DB ОВ sin OA

Sin;

COS

Н

sin.

cos 0o

(2)

где Н - начальное рассто ние ребер призмы от упругого центра мембраны 8 механотрона 6.

Из равенства левых частей выражений (1) и (2) следует, что

Axslnf во + /3 ) Н

sin/

COS

или

Axfsln 0- cos/3 +COS00 tg/ ) HtgЈ(3)

Разделив левую и правую части формулы (3) на cos /3 , получаем:

Дх (sin 0о +cos0otg/8 ,)

-.H.-JsЈCOS 0 о

или

Ах (sin ©о cos 0o +cos2 ©otg/8 )

. .

Отсюда после преобразовани  получаем

tg/

Дх sin ©о -cos 0

Н - х cos 2 ©о или, полага  X А X, имеем

о X ©о COS QQ

Н - х cos 2 ©о

Учитыва  малость угла /( ), получаем, что угол ft отклонени  штыр  7 механотрона 6 св зан с перемещением х измерительного стержн  2 зависимостью

. 7

х sin QQ cos 0( Н - х cos 2 ©о

(4)

Использу  выражение (4), можно рассчитывать , что при угле ©о 1° и рассто нии Н призмы 4 (фиг.1) от упругого центра мембраны механотрона, равном 30 мм,

пределы измерени  преобразовател  в-38 раз превосходит пределы измерени  меха- нотрона и могут достигать 40 мм (если в качестве механотрона использовать серийный механотрон типа 6МХ5С с диапазоном измерений ± 1 мм).

Ребра призмы 4, контактирующие со штырем 7, образуют угол Ф 60...90°. При угле Ф 60° возникает опасность заклинивани  штыр  7 в призме 4, а при Ф 90° возникает неопределенность базировани  штыр  7 в призме 4, т.к. начинает сказыватьс  технологически обусловленные уводы оси штыр  7 и динамические воздействи  на

0

5

преобразователь в плоскости, перпендикул рной плоскости механотрона 6.

Выше рассмотрен преобразователь, в котором ост изогнутого штыр  механотрона пр молинейна. Однако дл  расширени  функциональных возможностей ось изогнутого штыр  может иметь форму плоской кривой , соответствующей требуемому закона преобразовани , причем эта крива  должна располагатьс  в плоскости наибольшей чувствительности механотрона. .

Расширение диапазона измерений в предлагаемом преобразователей сочетает е  с простотой конструкции и сохранением точности измерений в динамических услови х эксплуатации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   Преобразователь линейных перемещений , содержащий корпус, размещенный в нем механотрон, св занный с механотро- ном стержень и измерительный наконечник , взаимодействующий со стержнем, о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени , механотрон соединен с корпусом посредством мембраны, стержень расположен под острым углом к оси механотрона, прёобразовз- тель снабжен размещенной на измерительном наконечнике призмой, а оси стержн  и измерительного наконечника расположены в плоскости симметрии призмы .

Фие.2