SU1052892A1 - Динамометр - Google Patents

Abstract

ДИНАМОМЕТР, содержащий непоцвижную и подвижную колодки, св занные между собой упругой системой. и механотрон с мембраной, закрепленной своим корпусом в непоцвижной колодке и св занный штырем через плоскую пружину с подвижной колодксЛ, отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  точности и динамической прочности , в нем упруга  система выполнена в виде трубчатого тела с вырезом, образованным секущей цилиндрической поверкиостью, продольна  ось которой расположена в осевой плоскости трубчатого тела перпендикул рно его оси и линии действи  измер емого усилител , а механотрон установлен своей мембраной в плоскости, проход щей через ось с симметрии секущей цилиндрической по-S верхи ости. (Л СП 1С 00 со ю

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерений усилий, и может найти применение в машиностроении, приборо. строении, агрегатостроении, медицине, средствах технической диагнсктики сельхозмашин и других област х -народного хоз йства, Известны динамометры, содержащие упругую систему в виде призмы и механ тронный преобразователь деформации упругой системы С1 3 . Недостатком известного динамометра  вл етс  нетехнологичность его KOHCIV рукции, а также неудовлетворительна  точность измерений из-за гистерезиса упругой системы и вли ни  смещени  то ки приложени  усили . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  мометр, содержащий неподвижную и подвижную колодки, св занные между собой упругой сийтемой, и механотрон с мембраной , закрепленной своим корпусом в неподвк«ной колодке и св занный шты гем черээ плоскую прзокину с подвшкной колодкой 2,1 . Недостаток такого цинaмo 3eтpa состоит в низкой точности, обусловленной вли нием на результаты измераний сме- щеии  точки приложени  измер еьзого усилв: , и низкой дш-гамической прочно сти упругой системы. Цель изобретени  - повьпиение точности и динамической про шости. У1сазш1иа  цель аост{1гаетс  тем, что в цштамометре, соаерикашек-г непоцви сную и поцви}кную колодки, свиза ные между собой упругой системой, и механотрон с мембраной, закрешленный своим ко| пусом в неподвижной колодке и св зан ный тгырем naocKjio с понви с ной ко одкой, упруга  система Б1:.1по нен в вице трубчатого TeVia с BbipeaoM, обра зо0аппы л цилингфической поверхностью, продсшьнн  ось которой расположена в осевой плоскости трубчатого тела перпен дикул рно его оси и линии действий изм р емо1Х5 усили , а механотроп установле своей мемб загюй в плоскости, проход пюй через ось симметрии секущей цилин рической поверхности. На фиг. 1 показано уст юйство, об ш,пй вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 paaii a на фиг. 1| на фиг. 4 « схемы нагружени  и эпюр из- гибающих моментов от воздействи  сило вых факторов. Дш-;амометр (фиг. 1 3) содербкит j,iipyi: yro систему 1, котора  образована перес ечением трубчатого тела (в прос- рейщем случае цилиндрической трубки) с овальной цилиндрической поверз костью и св зывает подвижиуто 2 и неподвижную 3 части трубчатого тела. В неподвижной 3 части трубчатого тепа укреплен корпус 4 механотрона посрец- сгвом кожуха 5, а его штырь 6 (внешн   часть управл ющего стержн ) проходит через отверстие в подвижной 2 части трубчатого тела и св зан с последней посредством плоской пружины 7, втушси 8 и винтов 9 и 10. На внутренней части управл ющего стержн  укреплены подвижные аноцы механотрона, между которыми расположен его непод- вимшый .катод. Механотрон установлен в неподвижной колодке таким образом, что плоскость его мембраны 11 совпадает с плоскостью симметрии упругой системы 1, что необходимо дл  устранени  погрешности измерений, вызыва- екюй продольным смещением точки...11йи ложени  измер емого усили ,, При этом мембрана механотрона располагаетс  в плоскости, проход щей . ось секущей овальной (в частном случае круговой) цилиндрической поверхности . На фиг, 1 показана силоприемна  площадка динамометра, расположенна  на подвижной колодке 2 и имеюща  длину d и щирину р. В реальных услови х нагружени  измер емое усилие F прикладыв.з,етс  к различным точкам силоприемной площадки, име  возмож1гость смещатьс , навеличину Ы в продольном Паправленик и на величину fb в поперечном нап1:)аБлении, причем за продольное напрешление пр1ш то направлениз оси штыр  механотрона. Параметры конструкции дт амометра быть выбраны таким образом, чтобы перемещение ЩТЫ1ЭЯ механотрона, вызва1 :ное указанными смещени ми усили , было минимальным . Воспользуемс  известным приемом из теюретической механики и приложим условно к правому краю силоприемной площадки (фиг. 1) две противоположно направленные и равные друг другу силы ( В результате получим, что к с Н лоприемзюй площадке приложены два силовых фактора . усилие.F и момент А1., равный .. ,

гае ci- рассто ние точки прилсжени  усили  F от кра  силоприемной площадки в процольном направлении. В предельном случае вС -оС , а мсрмент Mgj равен

Таким образом, смешение точки приложени  усили  в процольном направлении эквивалентно приложению К сило- ю приемной плошацке моментаМ. Смешение точки приложени  усили  f в поперечном направлении, эквивалентно .приложению к силоприемной площадке момен .ts Оптимальный выбор размерных соот ношений параметров конструкции динамо .метра направлен на то, чтобы переме- 20 (х -шени  и узштыр  механотрона в на-||v правлении действи  усили . F от действи  моментов Мс(,и Мр,были равны нулю. Этот выбор проводитс  в данном случае на основании результатов (эасчета, i cocTosnaero из двух этапов: определени  перемещени  штыр  механотрона от смешени  усили  F в пределах силоприемной площадки и установлени  оптимальных соотощений размерных параметров конструкции динамометра. Упрощенна  схема нагружени  консррукции динамометра моментом М F ci , возникающим, как было отмечено выше, . при смещении усили  F в пределах продольного размера оС силоприемной площадки динамометра, представлена на фиг. 4а. Конструкци  динамометра может быть отнесена к трижды статически: неопределимым рамам и представл ет собой овальное кольцо с больщой осью динамометра D и малой осью - d. Основна  система имеет вид, представлен- ный на фиг. 45, а эквивалентна  система - на фиг. 4в. Требуетс  определить в направлении силы F смещение f точки С внутренней консоли длиной D/2 под действием избигающего момента А1 Fo6 , С целью вы влени  соотношений м-эжау силовыми факторами, действующими в различных сечени х упругого тела, построены обобщенные эпюры от внешних н внутренних силовых факторов, представ- 55 ленные на фиг. 4г - ж. Кроме того, строим эпюру от единичного усили , приложенного к точке С в направлении иско10528924

, .: мого перемещени  (фиг. 4э). Перемещение fj определ етс  через интеграл Мора по замкнутому контуру цуги 5 овального кольца

М, , A1. ,

%)(х.|

, ( 1) (М)

ds+Ф.

ds +

oi-I гд рав М сил рич пер . ме мо нос Хг лы лаг чув сил сил лож та Л1/ . М, . )(э) (il (Аг) текущий момент инерции 3с по дуге упругого кольца; модуль упругости материала упругой системы 1 (фиг. l)j изгибающий момент от действий единичной силы (фиг. 4з); ) (У2) моменты в сечении кольца от внутренних силовых фактчэров: нормальной силы У., перерезывающей силы Л2 текушего изгибающего момента X,J текуший изгибаюший момент от внещнего момента M Fot (фиг. 4а). В формуле (1) круговые интегралы И|(Х,) %)м) dS, Фс 1)(Хз, cjg суть величины. ные нулю, так как эпюра момента J - кососимметрична , а эпюры от овых факторов М, Х и Х - симметные . 1)Х;г) Величина ф 0,так как ерезывающа  сила .. ввиду симричности действи  внешних изгибающих ентов М (фиг. 4в) и кососимметричти воздействи  перерезывакнцей силы . Следовательно, права  часть форму (1) равна нулю ( f 0) и предаема  конструкци  динамометра не ствительна к проаольному смещению ы. Поперечное смешение точки приложени  ы на величину /э эквивалентно приению к силоприемной площадке момен ( 1 Вслеаствие того, что конструкци  1аинамометра выполнена симметричной от носительно оси штыр  механотрона, а момент ААл действует в плоскости, перьпенпикул рной к этой оси, очевиано, что вертикальный прогиб штыр  0. N Из этого следует, что оптимальным вариантом конструкции динамометра  вл етс  цинамометр с расположением мембраны механотрона в плоскости, -прохоа щей через ось симметрии секущей овальной цилинцрической поверхности, котора  может в частном случае быть поверошостью кругового цилиндра. Динамометр работает следующим образом . Измер емое усилие Р, воздейству  на силоприемную площадку, вызывает смещение подвижной копоцки 2 динамометра относительно его неподвижной колодки 3 При этом штырь 6 механотрона, св занный с подвижной колодкой, перемещаетс  что приводит к перемещению подвижных аноцов механотрона oтнocитeлыio его неподвижного катода. В результате этог юмен ютс  токи анодов механотрона, причем это изменение анодных токов общеизвестным образом преобразуетс  в выходной электрический сигнал механо трона, пропорциональный измер емому усилию F. Шкала отсчетного прибора измерительной схемы, в котопую включе

фиг. 2 Сриг .З 92 мехонотрон, тарируетс  непосредственно в единицах силы. Преимуществом предлагаемого динамометра  вл етс  то, что упруга  система конструкции имеет утолщение сечени  в местах, примыкающих к колодкам 2 и 3, де возникают наибольшие изгибакнцие моменты от действи  силовых факторов, Это приближает конструкцию упругой си- стемы к телу равного сопротивлени  действующим нагрузкам, что позвол ет существенно снизить погрешность динамометра от гистерезиса упругой системы |И одновременно повысить циклическую динамическую) прочность конструкции при ее работе в услови х повышенных вибраций и ударов. Разрушение конструкций известных динамометров в указанных неблагопри тных услови х работы происходит в результате возникновени  и развити  усталостных трещин в местах сопр жени  подвижной 2 и неподвижной 3 колодок с упругими элементами. В этих сопр жени х, кроме того, достигает мак- симума изгибающий момент, который в предлагаемой конструкции приложен к сечени м, имеющим существенно больший момент инерции, чем в известных. Использование динамометра позвол ет вдвое снизить трудоемкость изготовлени  за счет технологичности и в 1,5 раза повысить точность измерени  усилий. Х1

/

Л

6

УУ-/ч/

CpviA

Claims (1)

1. ДИНАМОМЕТР, содержащий неподвижную и подвижную колодки, связанные между собой упругой системой, и механотрон с мембраной, закрепленной своим корпусом в неподвижной колонке и связанный штырем через плоскую пружину с подвижной колодкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и динамической прочности, в нем упругая система выполнена в вице трубчатого тела с вырезом, образованным секущей цилиндрической поверхностью, продольная ось которой расположена в осевой плоскости трубчатого тела перпендикулярно его оси и линии действия измеряемого усилителя, а механотрон установлен своей мембраной в плоскости, проходящей через ось симметрии секущей цилиндрической поверхности.

   СП ю

   00 со ьо фиг- f