RU2293294C2 - Elastic member of device for measurement of radial pressure - Google Patents
Elastic member of device for measurement of radial pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293294C2 RU2293294C2 RU2005110028/28A RU2005110028A RU2293294C2 RU 2293294 C2 RU2293294 C2 RU 2293294C2 RU 2005110028/28 A RU2005110028/28 A RU 2005110028/28A RU 2005110028 A RU2005110028 A RU 2005110028A RU 2293294 C2 RU2293294 C2 RU 2293294C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slots
- measuring
- cylinder
- links
- jumpers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в измерительной технике для измерения сил, создаваемых давлением упругих деталей, например поршневых колец, на стенку цилиндра.The invention relates to mechanical engineering and can be used in measuring technique for measuring the forces created by the pressure of elastic parts, for example piston rings, on the cylinder wall.
Известна конструкция устройства для определения распределения радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра, которая выполнена в виде тела вращения Н-образной формы в осевом сечении, с фланцем в основании кожуха, охватывающая тело вращения так, что между поверхностями образована кольцевая камера и крышки, а в качестве измерительных элементов использованы тензометрические балки, установленные в камере, причем каждая из них контактирует со штифтом и с регулировочным винтом, измеряемое кольцо у наружной поверхности опирается на штифты, а они передают усилия на тензометрические балки, которые являются измерительными элементами устройства, представляющими собой отдельные независимые друг от друга элементы (см. патент СССР №323924 от 25.09.69 г.).A known design of a device for determining the distribution of radial pressures generated by a piston ring on a cylinder surface, which is made in the form of an H-shaped body of revolution in axial section, with a flange at the base of the casing, covering the body of rotation so that an annular chamber and covers are formed between the surfaces, and as measuring elements we used tensometric beams installed in the chamber, each of them in contact with the pin and with the adjusting screw, the measured ring at the outer surface The surface is supported by pins, and they transfer forces to tensometric beams, which are the measuring elements of the device, which are separate elements independent from each other (see USSR patent No. 323924 of 09.25.69).
Недостатком данной конструкции является сложность конструкции, требующая значительного времени на настройку при измерении, а также недостаточная достоверность воспроизведения эпюры давления из-за ограниченного числа измерительных элементов.The disadvantage of this design is the design complexity, which requires significant setup time for measurement, as well as the lack of reliability of reproducing the pressure plot due to the limited number of measuring elements.
Наиболее близкой конструкцией того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является упругий элемент тензометрического эпюромера, выполненный в виде полого тела вращения цилиндрической формы, внутренний диаметр которого равен диаметру цилиндра, с расположенными по образующим тела вращения прямоугольными окнами и с разделяющими их перемычками, причем ширина окон больше, чем ширина перемычек, а перемычки представляют собой балочки равного сечения по всей длине с наклеенными на них тензорезисторами, при этом каждая балочка является измерительным элементом (см. авт.свид. СССР №171636 от 02.12.63 г.).The closest design for the same purpose to the claimed invention in terms of features is an elastic element of a tensometric epurometer made in the form of a hollow body of revolution of cylindrical shape, the inner diameter of which is equal to the diameter of the cylinder, with rectangular windows located along the body of revolution and with jumpers separating them, the width there are more windows than the width of the jumpers, and the jumpers are beams of equal cross-section along the entire length with strain gauges glued to them, while zhdaya Ravine is a measuring element (see. avt.svid. USSR №171636 from 2.12.63 g).
Недостатком данной конструкции является недостаточная точность измерения и воспроизведения эпюры радиальных давлений из-за несоответствия условий опирания поршневого кольца, помещенного в измерительное устройство и в цилиндр ДВС, а также ограниченного количества измерительных элементов, недостаточная износостойкость и долговечность упругого элемента.The disadvantage of this design is the lack of accuracy in measuring and reproducing the diagram of radial pressures due to the mismatch of the conditions of support of the piston ring placed in the measuring device and in the engine cylinder, as well as the limited number of measuring elements, insufficient wear resistance and durability of the elastic element.
Сущность изобретения заключается в разработке конструкции упругого элемента, в котором выполнение прорезей минимальной ширины позволяет, с одной стороны, максимально приблизить условия опирания поршневого кольца, помещенного в устройство для измерения, условиям опирания кольца в цилиндре ДВС за счет исключения изгибных деформаций кольца между перемычками, а с другой стороны, увеличить количество точек измерения с измерительными элементами - тензорезисторами, которые находятся на перемычках между прорезями. Это позволяет значительно повысить точность измерения и достоверность воспроизведения эпюры радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра, а также приводит к повышению износостойкости и долговечности упругого элемента за счет снижения усилий, действующих на перемычки.The essence of the invention lies in the development of the design of the elastic element, in which the implementation of the slots of the minimum width allows, on the one hand, to approximate the conditions of abutment of the piston ring placed in the measuring device to the conditions of abutment of the ring in the ICE cylinder by eliminating the bending deformation of the ring between the jumpers, and on the other hand, increase the number of measurement points with measuring elements - strain gauges that are on the jumpers between the slots. This allows you to significantly improve the accuracy of measurement and the reliability of the reproduction of the plot of radial pressures created by the piston ring on the surface of the cylinder, and also leads to increased wear resistance and durability of the elastic element by reducing the forces acting on the jumpers.
Технический результат - повышение точности измерения и достоверности воспроизведения эпюры радиальных давлений, а также повышение износостойкости и долговечности упругого элемента устройства для измерения радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра.EFFECT: increased accuracy of measurement and reliability of reproducing a diagram of radial pressures, as well as increased wear resistance and durability of an elastic element of a device for measuring radial pressures created by a piston ring on a cylinder surface.
Указанный технический результат достигается тем, что в упругом элементе устройства для измерения радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра, выполненном в виде полого тела вращения цилиндрической формы, внутренний диаметр которого равен диаметру цилиндра, с расположенными по образующим тела вращения окнами и с разделяющими их перемычками, с закрепленными на них тензорезисторами, окна выполнены в виде прорезей минимальной ширины, что позволяет исключить изгибные деформации поршневого кольца между перемычками и увеличить количество разделяющих перемычек с измерительными элементами, а также снизить радиальные усилия, действующие на перемычки при установке кольца, кроме того, прорези выполнены в торцевой части тела вращения, а перемычки представляют собой консольные балки, кроме того, прорези выполнены в торцевой части тела вращения переменного сечения, а перемычки представляют собой консольные балки L-образной формы.The specified technical result is achieved by the fact that in the elastic element of the device for measuring radial pressures generated by the piston ring on the surface of the cylinder, made in the form of a hollow body of revolution of cylindrical shape, the inner diameter of which is equal to the diameter of the cylinder, with windows located along the windows forming the body of revolution and separating them jumpers, with strain gauges fixed to them, the windows are made in the form of slots of the minimum width, which eliminates the bending deformation of the piston ring between the to increase the number of separating jumpers with measuring elements, as well as reduce the radial forces acting on the jumpers when installing the ring, in addition, the slots are made in the end part of the body of revolution, and the jumpers are cantilever beams, in addition, the slots are made in the end part of the body rotations of variable cross section, and jumpers are cantilever beams of an L-shape.
На чертежах представлено: на фиг.1 изображен упругий элемент с прорезями, выполненными в торцевой части тела вращения с перемычками в виде консольных балок; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 изображен упругий элемент с прорезями, выполненными в торцевой части тела вращения переменного сечения, с перемычками в виде консольных балок L-образной формы; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.3; фиг.5 - пример построения эпюры радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на стенки цилиндра, полученной при помощи устройства с предлагаемым упругим элементом.The drawings show: in Fig.1 shows an elastic element with slots made in the end part of the body of revolution with jumpers in the form of cantilever beams; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 shows the elastic element with slots made in the end part of the body of revolution of variable cross-section, with jumpers in the form of cantilever beams L-shaped; figure 4 is a cross-section bb in figure 3; 5 is an example of constructing a plot of radial pressures generated by a piston ring on the cylinder walls, obtained using a device with the proposed elastic element.
Упругий элемент устройства для измерения радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом 5 на поверхность цилиндра выполнен в виде полого тела вращения цилиндрической формы 1, внутренний диаметр которого равен диаметру цилиндра, с расположенными по образующим тела вращения прорезями 2, которые имеют минимальную ширину, с перемычками 3 с закрепленными на них тензорезисторами 4, причем прорези 2 (фиг.1) выполнены в торцевой части тела вращения 1, а перемычки 3 представляют собой консольные балки, причем прорези 2 (фиг.3) выполнены в торцевой части тела вращения переменного сечения 1, а перемычки 3 представляют собой консольные балки L-образной формы с закрепленными на них тензорезисторами 4.The elastic element of the device for measuring radial pressures generated by the
Для измерения эпюры радиальных давлений поршневых колец на поверхность цилиндра с достаточной точностью необходимо выполнить следующие условия: кольцо при измерении должно опираться на максимально возможное количество измерительных элементов, причем последние должны быть расположены на диаметре, равном диаметру цилиндра ДВС, а опорная поверхность должна иметь минимальные отклонения от круглости; упругие измерительные элементы должны иметь максимальную жесткость, т.е. минимальное «проседание» под нагрузкой. При не выполнении этих условий происходит существенное перераспределение давлений по периметру кольца, что искажает реальную эпюру радиальных давлений. Точность измерения точек эпюры радиальных давлений прямо пропорциональна величине выходного сигнала тензорезистора (пропорциональна относительной деформации или действующему напряжению) и обратно пропорциональна величине прогиба упругого элемента. Точность измерения в каждой точке можно оценить с помощью коэффициента чувствительности измерительного канала:To measure the diagram of the radial pressures of the piston rings on the cylinder surface with sufficient accuracy, the following conditions must be met: the ring must be supported by the maximum possible number of measuring elements when measuring, the latter must be located at a diameter equal to the diameter of the ICE cylinder, and the bearing surface should have minimal deviations from roundness; elastic measuring elements should have maximum stiffness, i.e. minimal "subsidence" under load. If these conditions are not met, a significant redistribution of pressures occurs around the perimeter of the ring, which distorts the real diagram of radial pressures. The accuracy of measuring the points of the diagram of radial pressures is directly proportional to the value of the output signal of the strain gauge (proportional to the relative deformation or the actual stress) and inversely proportional to the magnitude of the deflection of the elastic element. The measurement accuracy at each point can be estimated using the sensitivity coefficient of the measuring channel:
, где where
κ - коэффициент чувствительности;κ is the sensitivity coefficient;
σ - напряжение в месте установки тензорезистора на измерительном элементе;σ is the voltage at the installation site of the strain gauge on the measuring element;
f - прогиб измерительного элемента в месте установки поршневого кольца; для консольных балок напряжение в районе заделки и прогиб в месте установки поршневого кольца рассчитываются по следующим формулам:f is the deflection of the measuring element at the installation site of the piston ring; for cantilever beams, the stresses in the embedment area and deflection at the installation site of the piston ring are calculated using the following formulas:
, где where
Р - сила давления поршневого кольца на измерительный элемент;P is the pressure force of the piston ring on the measuring element;
L - длина балки (измерительного элемента);L is the length of the beam (measuring element);
W - момент сопротивления балки;W is the moment of resistance of the beam;
Е - модуль упругости материала балки;E is the modulus of elasticity of the material of the beam;
J - момент инерции сечения балки.J is the moment of inertia of the beam section.
Таким образом, точность измерения в каждой точке эпюры давлений не зависит от величины силы на упругом элементе, а зависит только от длины упругого элемента L, его геометрических характеристик сечения J, W и упругих свойств материала Е. Кроме того, точность измерения на каждом измерительном элементе прямо пропорциональна количеству установленных тензорезисторов, работающих в активных плечах электрического тензометрического моста.Thus, the measurement accuracy at each point of the pressure plot does not depend on the magnitude of the force on the elastic element, but depends only on the length of the elastic element L, its geometrical characteristics of the cross section J, W and the elastic properties of the material E. In addition, the measurement accuracy on each measuring element directly proportional to the number of installed strain gages operating in the active arms of the electric strain gauge bridge.
Для изготовления прорезей на упругом элементе, выполненном в виде полого тела вращения цилиндрической формы, применяется электроэрозионный проволочно-вырезной станок, позволяющий выполнять прорези минимальной ширины от 0,1 мм, в зависимости от диаметра применяемой проволоки, причем прорези выполняются за один проход. Операция выполнения прорезей проводится как окончательная, после термической обработки, шлифования и хонингования заготовки. Так как обработка ведется в среде охлаждающей жидкости, то на перемычки не воздействуют силы резанья, как при фрезеровании или при шлифовании, и, кроме того, отсутствует температурное воздействие, что позволяет получить упругий элемент с высокой точностью выполнения геометрических размеров и стабильными характеристиками формы, а также повышенной износостойкости и долговечности, необходимых при измерении радиальных давлений поршневых колец.For the manufacture of slots on an elastic element made in the form of a hollow body of revolution of a cylindrical shape, an EDM wire-cutting machine is used, which allows to make slits of a minimum width of 0.1 mm, depending on the diameter of the wire used, and the slots are made in one pass. The operation of making slots is carried out as final, after heat treatment, grinding and honing of the workpiece. Since the processing is carried out in a coolant medium, the cutting forces do not act on the jumpers, as during milling or grinding, and, in addition, there is no temperature effect, which makes it possible to obtain an elastic element with high accuracy of geometric dimensions and stable shape characteristics, and also increased wear resistance and durability required when measuring radial pressures of piston rings.
Работа упругого элемента для устройства измерения радиального давления поршневых колец на поверхность цилиндра осуществляется следующим образом. Для определения эпюры радиального давления измеряемое поршневое кольцо 5 устанавливают в упругий элемент 1 с прорезями 2 до упора. Поршневое кольцо 5 за счет сил упругости деформирует перемычки 3 с закрепленными на них тензорезисторами 4, причем каждая перемычка 3 представляет собой часть измерительного канала. Электрические сигналы с датчиков каждого измерительного канала регистрируются и записываются измерительным прибором, после чего по полученным значениям строится эпюра радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра. Пример построения эпюры радиальных давлений, полученной при измерении поршневого кольца, изображен на фиг.5. Перед проведением измерений каждый измерительный канал градуируется статическими нагрузками с помощью градуировочного устройства.The work of the elastic element for measuring radial pressure of piston rings on the surface of the cylinder is as follows. To determine the radial pressure diagram, the measured
Преимущество изобретения состоит в том, что по сравнению с известными упругими элементами заявленный упругий элемент устройства для измерения радиальных давлений, создаваемых поршневым кольцом на поверхность цилиндра, позволяет повысить точность измерения и воспроизведения эпюры радиальных давлений поршневых колец на стенку цилиндра за счет исключения изгибных деформаций поршневого кольца между перемычками и увеличения количества перемычек с тензорезисторами, являющихся измерительными элементами, а также повысить износостойкость и долговечность упругого элемента.An advantage of the invention is that, compared with the known elastic elements, the claimed elastic element of the device for measuring radial pressures generated by the piston ring on the cylinder surface allows to increase the accuracy of measuring and reproducing the plot of the radial pressures of the piston rings on the cylinder wall by eliminating the bending deformation of the piston ring between jumpers and increasing the number of jumpers with strain gauges, which are measuring elements, and also increase wear resistance l and the durability of the elastic element.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110028/28A RU2293294C2 (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Elastic member of device for measurement of radial pressure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110028/28A RU2293294C2 (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Elastic member of device for measurement of radial pressure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005110028A RU2005110028A (en) | 2006-10-20 |
RU2293294C2 true RU2293294C2 (en) | 2007-02-10 |
Family
ID=37437414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005110028/28A RU2293294C2 (en) | 2005-04-06 | 2005-04-06 | Elastic member of device for measurement of radial pressure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2293294C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476838C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Multicomponent displacement sensor |
-
2005
- 2005-04-06 RU RU2005110028/28A patent/RU2293294C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476838C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Multicomponent displacement sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005110028A (en) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9841329B2 (en) | Strain gage based system and method for failure detection of a fluid film bearing | |
US20100162830A1 (en) | Torque-measuring flange | |
CN103358221B (en) | The measurement head of the probe of workpiece for being just machined | |
RU2160435C2 (en) | Device measuring axial thrust on rotating shaft | |
US10151655B2 (en) | Pressure sensor containing mechanically deforming elements | |
US7741854B2 (en) | Method of in slot tightness measuring of stator coil | |
US10570956B2 (en) | Sensorized roller | |
EP0616203B1 (en) | A cylinder pressure sensor for an engine | |
CN108801523B (en) | Force measuring elastic body for thrust bearing and force measuring device for thrust bearing | |
WO2011082317A2 (en) | Device for measuring strain in a component | |
US7612886B2 (en) | Fiber-optic seismic sensor | |
JPH08159151A (en) | Bearing diagnosing method | |
JP4095445B2 (en) | Sensor system that combines bearing load detection and bearing normality monitoring | |
RU2293294C2 (en) | Elastic member of device for measurement of radial pressure | |
RU2703610C2 (en) | Deformation measurement torsionometer | |
RU55979U1 (en) | ELASTIC ELEMENT OF A DEVICE FOR MEASURING RADIAL PRESSURES | |
US20220065747A1 (en) | Method for monitoring the service life of an installed rolling bearing | |
JP2014048234A (en) | Apparatus and method for measuring gap | |
CA1304238C (en) | Strain gage beam having integral overload protection | |
CN110296837B (en) | Sliding bearing load measuring method based on bearing bush deformation | |
JP2018004290A (en) | Thrust load measurement device | |
Murthy et al. | Design and development of strain gauge based milling tool dynamometer | |
SU838439A1 (en) | Device for measuring inner mechanical stresses | |
SU1470859A1 (en) | Instrument for measuring tangential pressure | |
SU1696720A1 (en) | Pressure indicator for mine hydraulic support |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |