RU2122715C1

RU2122715C1 - Hydraulic force-measuring exemplary machine

Info

Publication number: RU2122715C1
Application number: RU97110643A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Кравченко; А.И. Бугаец; С.М. Чиликов; Е.Н. Потаенко; Н.С. Чаленко
Original assignee: Научно-исследовательский и конструкторский центр испытательных машин Точмашприбор
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1998-11-27

Abstract

FIELD: graduation or testing of exemplary portable dynamometers during their certification. SUBSTANCE: proposed machine includes power frame, force-setting cylinder, pump set, loading controller, hydraulic distributor, hydraulic accumulator, reference force transmitter, force-measuring unit, electric unit controlling hydraulic distributor and parts for installation of dynamometers. Bushing with wall flexible in radial direction and conjugated to plunger of hydraulic cylinder for radial deformation under action of pressure of working liquid on its external surface is placed immobile in hydraulic cylinder. Friction forces are formed thanks to it between bushing and plunger. EFFECT: diminished error in reproduction of force and enhanced authenticity of results of graduation of dynamometers. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к образцовым средствам задания и измерения силы в соответствии с государственной поверочной схемой для средств измерения силы по ГОСТ 8.065-85. The invention relates to measuring equipment, and more specifically to exemplary means of setting and measuring the force in accordance with the state calibration scheme for means of measuring force according to GOST 8.065-85.

Известны механические (рычажные) образцовые силоизмерительные машины [см. ГОСТ 25864-83. Машины силоизмерительные образцовые 2-го разряда. Общие технические требования], а также гидравлические (грузопоршневые) образцовые силоизмерительные машины, в которых единица силы (нагрузка) воспроизводится посредством системы, состоящей из двух гидравлических поршневых пар различных диаметров [см. Б.А.Авдеев, Поверка машин и приборов для механических испытаний материалов, Издательство Стандартов, М. 1969 г. стр. 15 - 20]. Known mechanical (linkage) exemplary force measuring machines [see GOST 25864-83. Model 2 power measuring machines. General technical requirements], as well as hydraulic (deadweight) exemplary force measuring machines in which a unit of force (load) is reproduced by means of a system consisting of two hydraulic piston pairs of different diameters [see B.A. Avdeev, Calibration of machines and instruments for mechanical testing of materials, Standartov Publishing House, M. 1969, pp. 15 - 20].

Машины состоят из силовой рамы, гидроцилиндра в основании рамы, пульта управления, в котором размещена насосная установка, пусковые устройства и регулирующие клапаны, измерительной колонки, состоящей из гидроцилиндра с поршнем, к нижнему концу которого подвешиваются грузы (меры сил), и распределительного устройства для переключения потока рабочей жидкости в разные полости силового гидроцилиндра для создания растягивающего или сжимающего усилия на градуируемом (поверяемом) динамометре, устанавливаемом в рабочее пространство машины между нижней и верхней опорами силовой рамы. The machines consist of a power frame, a hydraulic cylinder at the base of the frame, a control panel in which the pump installation is located, starting devices and control valves, a measuring column consisting of a hydraulic cylinder with a piston, weights are suspended to its lower end (force measures), and a switchgear for switching the flow of the working fluid into different cavities of the power hydraulic cylinder to create a tensile or compressive force on a graduated (verified) dynamometer installed in the working space of the machine do lower and upper legs of the rack.

К недостаткам известных машин следует отнести сравнительно малую производительность градуировки (проверки), зависимость точности воспроизведения единицы силы (нагрузки) от трения в паре силового гидроцилиндра, зависимость передаточного коэффициента от температуры и ступенчатость нагружения [см. Н. С. Чаленко, Методы и средства измерения силы, Издательство Стандартов, М., 1991 г., стр. 51-52]. The disadvantages of the known machines include the relatively low performance of calibration (verification), the dependence of the accuracy of the reproduction of a unit of force (load) on friction in a pair of a power hydraulic cylinder, the dependence of the gear ratio on temperature and the loading rate [see N. S. Chalenko, Methods and Means of Measuring Strength, Standartov Publishing House, M., 1991, pp. 51-52].

Этих недостатков лишены наиболее близкие к заявляемой машине гидравлические образцовые силоизмерительные машины фирмы Dartek с наибольшими пределами измерения 2 и 5 MH, установленные на предприятии ПО "Точмаш" г. Одессы [см. Н.С.Чаленко, Методы и средства измерения силы, Издательство Стандартов, М., 1991 г., стр. 51-52]. The closest to the claimed machine hydraulic standard power measuring machines of Dartek company with the largest measurement limits of 2 and 5 MH, installed at the enterprise PO Tochmash in Odessa [see. NS Chalenko, Methods and Means of Measuring Strength, Standartov Publishing House, M., 1991, pp. 51-52].

Машины гидравлические силоизмерительные образцовые фирмы Dartek состоят из силовой рамы, гидроцилиндра, насосной установки, пульта управления с блоками задания, управления, измерения и индикации усилия (нагрузки), соединенных с образцовым датчиком силы, закрепленным на верхней нагружающей плите соосно с гидроцилиндром. Dartek model hydraulic power measuring machines consist of a power frame, a hydraulic cylinder, a pump unit, a control panel with units for setting, controlling, measuring and indicating force (load) connected to a model force sensor fixed to the upper loading plate coaxially with the hydraulic cylinder.

Градуируемый (поверяемый) динамометр устанавливается последовательно с образцовым датчиком силы. Выходное напряжение одного моста образцового электрического датчика силы измеряется регистрирующим прибором градуировочной системы, переключатель которой устанавливается на соответствующий диапазон усилий (нагрузок). Регистрирующий прибор показывает номинальное значение прилагаемого усилия. A calibrated (verified) dynamometer is installed in series with a model force sensor. The output voltage of one bridge of an exemplary electric force sensor is measured by a recording device of the calibration system, the switch of which is set to the appropriate range of forces (loads). The recorder displays the rated value of the applied force.

Для измерения выходного напряжения градуируемого (поверяемого) динамометра также используется регистрирующий прибор. Печатающее устройство может регистрировать показания обеих регистрирующих приборов. To measure the output voltage of a calibrated (verified) dynamometer, a recording device is also used. The printing device can record the readings of both recording devices.

Второй мост образцового электрического датчика силы подключен к пульту, который с помощью сервогидравлического клапана регулирует усилие (нагрузку), создаваемое машиной. The second bridge of the exemplary electric force sensor is connected to the control panel, which with the help of a servo-hydraulic valve controls the force (load) generated by the machine.

Недостатком этих машин является регулирование нагрузки по принципу обратной связи в режиме слежения, при котором объективно неизбежны колебания регулируемого параметра - задаваемой нагрузки в реперных точках, зависящие от трения в подвижных элементах и жесткости системы нагружения, что отрицательно сказывается на достоверности результатов градуировок [см. М.Гийон, Исследование и расчет гидравлических систем, Изд-во "Машиностроение", М., 1964 г., стр. 304-332]. The disadvantage of these machines is the load regulation according to the feedback principle in the tracking mode, in which fluctuations of the adjustable parameter — the set load at the reference points, depending on the friction in the moving elements and the rigidity of the loading system, are objectively inevitable, which negatively affects the reliability of the calibration results [see M. Guillon, Research and Calculation of Hydraulic Systems, Publishing House "Mechanical Engineering", Moscow, 1964, pp. 304-332].

Этого недостатка лишена заявляемая машина. The claimed machine is deprived of this drawback.

Сущность изобретения состоит в том, что в гидроцилиндре неподвижно установлена втулка с упругоподатливой в радиальном направлении стенкой, сопряженной с плунжером гидроцилиндра с возможностью радиально деформироваться на величину зазора между нею и плунжером под действием давления на ее внешнюю поверхность рабочей жидкости, поступающей из насосной установки через гидрораспределитель в герметичную полость, образованную наружной ее поверхностью и внутренней стенкой гидроцилиндра, в результате чего между втулкой и плунжером создаются силы трения, превышающие величину колебаний нагрузки, вызываемых системой регулирования давления. The essence of the invention lies in the fact that the sleeve is fixedly mounted in the hydraulic cylinder with a radially elastic wall coupled to the hydraulic cylinder plunger with the ability to radially deform by the size of the gap between it and the plunger under the action of pressure on its external surface of the working fluid coming from the pump unit through the valve into a sealed cavity formed by its outer surface and the inner wall of the hydraulic cylinder, as a result of which between the sleeve and the plunger are created I friction forces exceeding the magnitude of the load fluctuations caused by the pressure control system.

Применение в гидроцилиндре деформируемой в радиальном направлении втулки под действием определенной величины давления рабочей жидкости на ее внешнюю поверхность обеспечивает повышенную точность остановок и фиксирование нагрузки на градуируемый (поверяемый) динамометр, что уменьшает погрешность воспроизведения и фиксирования машиной нагрузки в реперных точках и повышает достоверность результатов градуировки (поверки) динамометров. The use of a sleeve in the hydraulic cylinder of a radially deformable sleeve under the action of a certain pressure of the working fluid on its external surface provides increased stopping accuracy and load fixation on a calibrated (verified) dynamometer, which reduces the accuracy of the machine reproducing and fixing the load at reference points and increases the reliability of calibration results ( verification) of dynamometers.

На прилагаемом чертеже схематично изображена предлагаемая гидравлическая силоизмерительная образцовая машина, предназначенная для градуировки (поверки) образцовых переносных динамометров. Машина включает в себя силовую раму, состоящую из основания 1, колонн 2 и траверсы 3, гидроцилиндр 4, содержащий цилиндр 5, направляющий подшипник 6, плунжер 7, упругоподатливую в радиальном направлении втулку 8, жестко связанную с цилиндром 5 и подвижно сопряженную с плунжером 7, насосную установку, содержащую маслобак 9 и насос 10, регулятор давления 11 с пружиной 12, винтовым механизмом 13 и электродвигателем 14 привода механизма 13 регулирования натяжения пружины 12, электроуправляемый быстродействующий гидрораспределитель 15, гидроаккумулятор 16, образцовый датчик силы 17, силоизмерительный блок 18, электрический блок 19 управления электродвигателем механизма 13 и гидрораспределителем 15. На чертеже также изображен гранулируемый электрический динамометр 20 со своим измерительным цифровым прибором 21, установленный последовательно между плунжерами 7 и образцовым датчиком машины 17. The accompanying drawing schematically depicts the proposed hydraulic power measuring model machine designed for graduation (verification) of exemplary portable dynamometers. The machine includes a power frame consisting of a base 1, columns 2 and a crosshead 3, a hydraulic cylinder 4 containing a cylinder 5, a guide bearing 6, a plunger 7, a radially flexible sleeve 8, rigidly connected to the cylinder 5 and movably coupled to the plunger 7 , a pump installation containing an oil tank 9 and a pump 10, a pressure regulator 11 with a spring 12, a screw mechanism 13 and an electric motor 14 of a drive mechanism 13 for adjusting the spring tension 12, an electrically controlled high-speed valve 15, a hydraulic accumulator 16, about raztsovy force sensor 17, force-measuring unit 18, the electric motor control unit 19 control valve mechanism 13 and 15. The figure also shows a granulated electric dynamometer 20 with its digital measuring device 21 arranged in series between the plungers 7 and exemplary tow machine 17.

Рабочая полость 22 гидроцилиндра 4 через регулятор давления 11 соединяется либо с нагнетательной магистралью 23 насоса 10, либо с маслобаком 9 магистралью 24, полость 25 втулки 8 через распределитель 15 также соединяется либо с нагнетательной магистралью 23, к которой подключен гидроаккумулятор 16, либо со сливной магистралью 24. Силоизмерительный блок 18 соединен с образцовым датчиком силы 17 и электрическим блоком 19, который соединен с электродвигателем 14 и электромагнитом гидрораспределителя 15. The working cavity 22 of the hydraulic cylinder 4 through the pressure regulator 11 is connected either to the discharge line 23 of the pump 10, or to the oil tank 9 by the line 24, the cavity 25 of the sleeve 8 through the distributor 15 is also connected either to the discharge line 23 to which the accumulator 16 is connected, or to the drain line 24. The force measuring unit 18 is connected to an exemplary force transducer 17 and an electric unit 19, which is connected to an electric motor 14 and a control valve electromagnet 15.

В предлагаемой машине упругоподатливая втулка 8 выполнена тонкостенной из прочной закаленной стали, зазор между плунжером и податливой стенкой втулки выполнен минимальным (в пределах 0,04 ... 0,06 мм), благодаря чему достаточно подать в полость 25 втулку 8 малый объем рабочей жидкости под давлением, чтобы выбрать зазор и обеспечить необходимую силу сцепления втулки с плунжером за счет созданных сил трения. In the proposed machine, the elastic-flexible sleeve 8 is made of thin-walled durable hardened steel, the gap between the plunger and the flexible wall of the sleeve is made to a minimum (within 0.04 ... 0.06 mm), so it is enough to feed a small volume of working fluid into the cavity 25 of the sleeve 8 under pressure, to select the gap and provide the necessary adhesion force of the sleeve with the plunger due to the created friction forces.

Регулятор давления 11 - это функционально регулируемый за счет изменения натяжения пружины напорный клапан, в котором изменение натяжения пружины осуществляется с помощью электродвигателя и винтового механизма, пропорционально изменению давления изменяется сила, передаваемая плунжером 7 градуируемому (поверяемому) динамометру и образцовому датчику силы. The pressure regulator 11 is a pressure valve that is functionally adjustable due to a change in the spring tension, in which the spring tension is changed by means of an electric motor and a screw mechanism, in proportion to the pressure change, the force transmitted by the plunger 7 to the calibrated (verified) dynamometer and an exemplary force sensor changes.

Силоизмерительные блоки 18 и 21 - цифровые электрические приборы, например, вольтметры с выходом на внешние приборы. Power measuring units 18 and 21 are digital electrical devices, for example, voltmeters with access to external devices.

Электрический блок 19 выполняет функции пуска и остановки электродвигателя 14 регулятора давления (нагружения), а также включения и выключения электромагнита гидрораспределителя 15 по командам силоизмерительного блока 18. The electrical unit 19 performs the functions of starting and stopping the electric motor 14 of the pressure regulator (loading), as well as turning on and off the electromagnet of the hydraulic distributor 15 according to the commands of the power measuring unit 18.

Предлагаемая машина работает следующим образом. В исходном положении пружина 12 регулятора давления полностью отпущена, рабочая полость 22 гидроцилиндра 4 соединена через регулятор давления 11 с маслобаком 9, нагрузка на плунжере 7 и, соответственно, на датчике силы 17 и динамометре 20 отсутствует, электромагнит гидрораспределителя 15 отключен, полость 25 втулки 8 соединена с маслобаком 9, между втулкой и плунжером 7 имеется зазор. Затем на силоизмерительном блоке задаются (программируются) ступени нагрузок (реперные точки) градуировки (поверки) динамометра, на которых автоматически происходит остановка нагружения для снятия показаний с силоизмерительного прибора 21 градуируемого (поверяемого) динамометра 20. Далее включается электродвигатель 14 натяжения пружины 12 регулятора давления (нагружения) 11, давление в полости 22 гидроцилиндра повышается, через плунжер 7 усилие передается градуируемому (поверяемому) динамометру 20 и образцовому датчику 17. При достижении реперных точек (ступеней нагружения) от силоизмерительного блока 18 подается сигнал-команда на электрический блок 19, который одновременно включает электромагнит гидрораспределителя 15 и выключает электродвигатель 14. При этом рост нагрузки (давления) прекращается, а за счет высокого давления в полости 25 втулки 8 последняя деформируется в радиальном направлении и за счет сил трения жестко фиксирует плунжер 7 относительно корпуса цилиндра. The proposed machine operates as follows. In the initial position, the pressure regulator spring 12 is completely released, the working cavity 22 of the hydraulic cylinder 4 is connected through the pressure regulator 11 to the oil tank 9, the load on the plunger 7 and, accordingly, on the force sensor 17 and dynamometer 20 is absent, the valve 15 solenoid is disconnected, the cavity 25 of the sleeve 8 connected to the oil tank 9, there is a gap between the sleeve and the plunger 7. Then, the load stages (reference points) of the graduation (calibration) of the dynamometer are set (programmed), on which the load is automatically stopped to take readings from the load-measuring device 21 of the calibrated (verified) dynamometer 20. Next, the spring tension motor 12 of the pressure regulator 14 is turned on ( loading) 11, the pressure in the cavity of the hydraulic cylinder 22 rises, through the plunger 7, the force is transmitted to the calibrated (verified) dynamometer 20 and the model sensor 17. When the turnip is reached points (loading steps) from the load-measuring unit 18, a command signal is sent to the electric unit 19, which simultaneously turns on the electromagnet of the control valve 15 and turns off the electric motor 14. In this case, the load (pressure) stops growing, and due to the high pressure in the cavity 25 of the sleeve 8, the last deforms in the radial direction and due to friction forces rigidly fixes the plunger 7 relative to the cylinder body.

Таким образом, образцовый датчик силы и градуируемый (поверяемый) динамометр оказываются в жестком пространстве между плунжером гидроцилиндра и траверсой, изменение нагрузки (или ее колебания) прекращаются, благодаря чему повышается точность снятия показаний с образцового датчика силы и градуируемого (поверяемого) динамометра. Затем нагружение продолжается по команде блока управления за счет сброса давления в полости втулки и включения электродвигателя натяжения пружины регулятора давления. Thus, the exemplary force sensor and the calibrated (verified) dynamometer find themselves in a rigid space between the hydraulic cylinder plunger and the traverse, the load change (or its vibrations) is stopped, thereby increasing the accuracy of reading from the exemplary force sensor and the calibrated (verified) dynamometer. Then, loading continues at the command of the control unit by depressurizing the sleeve cavity and turning on the pressure regulator spring tension motor.

После отработки цикла нагружения (прямого хода) по всем реперным точкам включается обратный ход двигателя регулятора давления, идет цикл разгрузки градуируемого (поверяемого) динамометра и образцового датчика силы машины (обратный ход) и, также, как и при прямом ходе, с остановками в реперных точках [см. ГОСТ 8.287-78. Динамометры образцовые переносные 3-го разряда. Методы и средства поверки]. After the loading (forward) cycle has been worked out at all reference points, the pressure regulator’s motor moves backward, the graduated (verified) dynamometer and the model machine force sensor (reverse) are unloaded, and, like in the forward, they stop at the reference points [see GOST 8.287-78. Dynamometers exemplary figurative 3rd category. Methods and means of verification].

Claims

Model hydraulic power measuring machine containing a power frame, a hydraulic cylinder, a pump unit, a load regulator, a load control unit, an exemplary force sensor mounted coaxially with the hydraulic cylinder on a power frame, a load measurement and indication unit connected to an exemplary force sensor, supports for installing calibrated or verified dynamometers in the working space of the machine, hydraulic and electrical connection lines, characterized in that the machine is equipped with a fast-acting electro-hydraulic a distributor, and in the hydraulic cylinder a sleeve is mounted movably with a radially elastically flexible wall, coupled to the hydraulic cylinder plunger with the possibility of radial deformation of it by the size of the gap between it and the plunger under the influence of the working fluid pressure supplied from the pumping unit through a high-speed electro-hydraulic distributor into a sealed cavity formed the outer surface of the resilient sleeve and the inner wall of the hydraulic cylinder, as a result of which between the sleeve and the plunger Hydrocyliner creates frictional forces.