SU1553865A1 - Способ измерений переменной силы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоизмерительной технике и предназначено дл  измерени  переменной силы и дл  градуировки динамометров в квазистатическом режиме. Цель изобретени  - повышение точности, достигаетс  тем, что при нагружении динамометра 1 к нему в заданные моменты времени прикладывают дополнительные известные силы, например, с помощью грузов 3, определ ют отношени  амплитуд дополнительных сил к полученным изменени м сигнала динамометра 1, усредн ют полученные отношени  по диапазону измерени  и определ ют измер емую силу по математической формуле. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерений переменной силы и градуировки динамометров в квазистатическом режиме.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

На фиг. 1 изображено устройство дл  осуществлени  способа измерений переменной силы; на фиг. 2 - вид ступенчатой функции f(t), описывающей изменение дополнительной силы по времени , и вид функции U(t), описывающей изменение выходного сигнала во врем  измерений.

Устройство дл  осуществлени  способа измерений переменной силы (фиг. 1) содержит динамометр 1, установленный на основании, силопередающую плиту 2, установленную на динамометре 1, пакеты 3 мер сипы, соединенные с силопе- редающей плитой 2, ограничители 4 максимальных зазоров, расположенные между мерами силы, подъемное уст- ройство 5, расположенное под пакетами 3 мер силы, и регистрирующее устройство 6. Силопередаю- ща  плита 2 выполнена в виде симметричного коромысла, а пакеты 3 мер силы выполнены одинаковыми, с тем, чтобы вес мер силы прикладывалс  к

динамометру по его оси, исключа  воздействие моментов силы, увеличивающих погрешность измерений. При- мер выполнени  ограничителей максимальных зазоров 4 показан на правой стороне фиг. t (в разрезе). При крайнем нижнем положении подъемного устройства 5 меры силы в пакете 3 вис т свободно, зацепившись одна за другую . посредством ограничителей 4 максимальных зазоров, свободно размещенных в полост х, выполненных в мерах силы. Между мерами силы установлен необхо- димый зазор. При движении вверх подъемное устройство 5 одновременно поднимает меры силы во всех пакетах. При этом меры силы, начина  с нижней, последовательно ложатс  на подъемное устройство, тер   св зь с верхней частью пакета 3. При крайнем верхнем положении подъемного устройства 5 все меры силы лежат на подъемном устройстве , не име  св зи с силопередающей плитой 2.

Подъемное устройство 5 может быть .выполнено в виде гидравлического или винтового домкрата, при этом скорость

его перемещени  можно регулировать, измен   расход насоса или число оборотов приводного двигател .

Регистрирующее устройство 6 может быть выполнено в виде быстродействующих датчиков наличи  контактов между мерами силы, генератора меток времени и запоминающего устройства. На вход запоминающего устройства подаютс  метки времени, сигналы с датчиков наличи  контактов между мерами силы и выходной сигнал динамометра. Сигнал с датчиков наличи  контактов между мерами силы служит дл  определени  момента начала и конца скачка силы, действующей на динамометр. Такое регистрирующее устройство позвол ет фиксировать в запоминающем устройстве изменение выходного сигнала во врем  измерений и моменты времени, в которые происходили скачки силы, амплитуды которых известны заранее (поскольку они равны весу соответствующих мер силы). В качестве генератора меток времени можно использовать генератор ГЗ-49, в качестве запоминающего устройства - ЭВМ Электроника-60, на которой удобно производить последующие расчеты.

Устройство (фиг. 1) реализует предлагаемый способ измерений переменной силы следующим образом.

Перед началом измерений фиксируют значение выходного сигнала динамометра в отсутствие воздействи  силы Uo. Затем подъемное устройство 5 перевод т в крайнее нижнее положение. При этом меры силы свободно вис т, зацепившись одна за другую посредством ограничителей 4 максимального зазора. После этого к силопередающей плите 2 прикладывают измер емую силу F(t) и одновременно включают подъемное устройство 5, скорость перемещени  которого устанавливают такой, чтобы за заданное врем  измерений Т оно подн ло все меры силы. При этом регистрирующее устройство 6 фиксирует в запоминающем устройстве моменты сн ти 

очередных мер силы и выходной сигнал

i

динамометра как функцию времени U(t). После окончани  измерений в регистрирующем блоке окажетс  информаци  о выходном сигнале U(t) в моментах по влени  скачков силы f(t), амплитуда которых равна весу соответствующих мер силы. При этом скачкообраз (1)

ные изменени  дополнительной силы будут происходить практически мгновенно

Полученной измерительной информации достаточно дл  определени  измер емой силы на отрезке времени от О До Т.

Во врем  скачка ступенчатой функции f(t) на известное значение

(t|)-f(t|),

т if

где t- и tT выбирают соответственно

до начала и после конца зафиксированного момента скачка, произойдет скач- кообразное изменение выходного сигнала динамометра на

(t|)-U(t|).

При этом за врем  tut измер ема  сила изменитс  на значение&Fj Ј Vut;, где V - верхний предел диапазона скоростей измер емых сил.

Дл  точного измерени  реакции динамометра на скачок силы необходимо выполнение неравенства йГ;«дЈ;, т.е.

ut;« . Кроме того, врем  fttj должно быть больше времени распространени  упругой деформации в теле динамометра . В этом случае динамическими эффектами можно пренебречь. При скорости распространени  упругой деформации м/с и длине динамометра ,5 м это врем  составит 0,5:500 (с). Таким образом, &ti удовлетвор ет неравенству

р «Atj«

После того как с учетом требуемой точности измерени  силы выбраны промежутки времени Atj, вычисл ют следующие соотношени :

+2(u(t)-U,)l ,(2)

,2,...N

где N - количество скачков ступенчатой функции;

а и b - неизвестные коэффициенты

градуировочной характеристи- ки динамометра вида

(U-U0)+b(U-U0)2 . (3)

Коэффициенты a, b наход т извест- ными методами конфлюэнтного анализа из соотношени  (2).

Как правило, вторым членом в выражении (3) можно пренебречь, так как

дл  измерений переменной силы обычно выбирают динамометры с линейной зависимостью выходного сигнала от приложенной силы.

Тогда измер ема  сила, может быть определена из соотношени 

FCtMj-J otuCtbUel-fCt),

Из полученного соотношени  видно, что измер ема  сила F(t) определ етс  без проведени  предваритедьной градуировки динамометра, что упрощает процесс измерени  и повышает точность.

Кроме того, в процессе измерений одновременно получают градуировочную характеристику динамометра.

Claims (1)

1. 20 Формула изобретени 

   5

   0

   5

   0

   Способ измерений переменной силы, заключающийс  в измерении выходного сигнала динамометра при отсутствии нагрузки, нагружении динамометра и измерении его выходного сигнала, о т- ли чающийс  тем, что, с целью повышени  точности процесса нагру- жени  в заданные фиксированные моменты времени, отсчитываемые с начала нагружени , на динамометр воздействуют дополнительными силами с заданными амплитудами, определ ют вызванные этими воздействи ми изменени  выходного сигнала динамометра, определ ют отношени  амплитуд дополнительной силы к полученным изменени м выходного сигнала в каждый фиксированный момент времени, наход т среднее арифметическое полученных отношений и определ ют измер емую силу из соотношени 

   F(t)(t)(t),

   где а - среднее арифметическое отношений амплитуд дополнительной силы к соответствующим изменени м выходного сигнала; f(t) - дополнительна  сила; U(t) - выходной сигнал динамометра; Uo.- выходной сигнал динамометра в

   отсутствие нагрузки, при этом скорость изменени  дополнительной силы выбирают больше отношени  верхнего предела диапазона скоростей изменени  измер емой.силы к требуемой погрешности измерений.