SU435463A1 - Устройство для измерения сил - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к силоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  механических сил и давлений в широком диапазоне.

Известные устройства дл  измерени  сил, содержащие опорную плиту с призмами, на которых установлен динамометр, выполненный в виде разрезной скобы с грузоприемным и опорным плечами, во внутренней полости которой расположен магнитоупругий преобразователь , а на грузоприемном плече-силопередающий механизм, имеют нелинейность и временную нестабильность характеристики.

Предлагаемое устройство повышает точность в силу того, что оно снабжено приспособлением дл  изменени  коэффициента передачи нагрузки на динамометр при посто нном значении измер емой силы, включающим две различные по высоте опорные призмы, установленные на продольной оси динамометра и взаимодействующие поочередно с силопередающим механизмом, выполненным в виде двуплечего рычага, короткое плечо которого св зано € динамометром, а длинное - содержит п ту и толкатель с приводом дл  поочередного взаимодействи  толкател  и п ты с соответствующей из вышеуказанных опорных призм.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на

фиг. 3 - выходна  характеристика динамометра .

Устройство содержит динамометр, корпус 1 которого выполнен в виде скобы с грузоприемным и опорным плечами. Во внутренней полости скобы установлен магнитоупругий преобразователь 2 трансформаторного типа, закрепленный при помощи прижимного устройства, состо щего из накладки 3, щарика 4 и винта

5. Скоба находитс  на двух призматических опорах 6 и 7. Одна из этих призм расположена соосно с преобразователем и жестко св зана с опорной плитой 8. Друга  призма выполнена самоустанавливающейс  и с.монтирована в опорной плите. Грузоприемное плечо скобы имеет р д поперечных канавок треугольного профил , в одной из кьторых устанавливаетс  призма 9 силонередающего элемента 10. Короткое плечо силопередающего

элемента снабжено грузоприемной призмой 11, а длинное плечо - плоской п той 12. Последн   выполнена с приспособлением дл  изменени  коэффициента передачи нагрузки на динамометр при посто нном значении измер еаМОЙ силы. Это приспособление имеет две самоустанавливающиес  под нагрузкой опорные призмы 13 и 14, толкатель 15 с плоской п той и электромеханический провод. Указанные призмы установлены в опорной плите с

некоторым посто нным шагом б-с, где е и с - рассто ни  от грузоприемной призмы 11 соответственно до опорной призмы 13 и призмы 14. Элемент 10 в процессе измерени  опираетс  через п ту или на призму 13, или на призму 14. Переключение осуществл етс  с помощью толкател  15, приводимого . исполнительным механизмом 16 через кулисно-эксцентриковый механизм, который содержит эксцентрик 17, заключенный в кулисной рамке 18. Эксцентрик жестко сидит на валу исполнительного механизма , а кулисна  рамка выполнена на конце штока толкател . Шток имеет возможность поступательного перемещени  вдоль своей оси относительно п ты силопередающего элемента . Устройство настраиваетс  и работает следующим образом. Измер емое усилие Рц действует на динамометр через призму 11. Силопередающий механизм распредел ет усилие таким образом, что основна  часть его воспринимаетс  скобой. а меньша  часть - призмой 13 (или 14). В зависимости от требуемого диапазона из- 25 мерени  производ т грубую регулировку устройства . Дл  этого Силопередающий элемент передвигают вдоль продольной оси динамометра и последовательно устанавливают призму 9 в одну из поперечных канавок. Затем 30 приступают к тонкой регулировке чувствительности устройства при различных коэффициентах передачи И /С, где а - длина короткого плеча силопередающего- элемента. Тонкую регулировку устройства с коэффициентом /С производ т перемещением опор- 40 ной призмы 14 вдоль продольной оси динамометра с помощью резьбовой т ги 19. При этом толкатель находитс  в крайнем нижнем положении и взаимодействует с призмой 14, а между лезвием призмы 13 и плоскостью п ты 12 45 имеетс  зазор. Аналогичным образом производ т регулировку и при коэффициенте передачи К2- При этом перемещают призму 13, котора  уже взаимодействует с п той 12, а толкатель пере- 50 веден в крайнее верхнее положение и не касаетс  лезви  призмы 14. Процесс измерени  состоит из трех этапов. Первое измерение осуществл ют при /Сь Толкатель при этом находитс  в крайнем 55 нижнем положении и опираетс  на призму 14, а скоба динамометра воспринимает усилие Л соответствует сигналу U на выходе магнитоупругого преобразовател . Второе измерение осуществл ют при KzДл  этого толкатель перемещаетс  в крайнее верхнее положение, а п та силопередаю- 65 35 щего элемента ложитс  на призму 13. Скоба динамометра при этом воспринимает Р,,.ЯН а на выходе преобразовател  по вл етс  сигнал И. Третье измерение отличаетс  от второго тем, что к динамометру прикладываетс  еще и эталонна  нагрузка К. Таким образом, во врем  третьего измерени  скоба воспринимает усилие (), а на выходе преобразовател  по вл етс  сигнал UB. На фиг. 3 показана зависимость выходного напр жени  t/рых преобразовател  от силы Р, действующей на скобу. В результате выполненных трех измерений получают систему уравнений с трем  неизвестными ,.«(Л)Дг-Ян+Р(Л), U, a.(P,).f,.p + (P,t), и, а. (Р, t).K,-(Р„ + Л) + Р (Р, t. В приведенной системе уравнений параметры а(Р, t) и (Р, t) принимаютс , посто нными , т. е. с достаточной степенью точности можно считать, что при соответствующем выборе величин Р.,, к и /Сг чувствительность устройства в диапазоне измерений усилий, действующих на скобу от Pi KiPii до Яз Кз() будет ПОСТОЯННОЙ. На фиг. 3 показана пр ма  1-3, идуща  под углом ф к оси абсцисс. Тогда параметр a(P,t) соответствует tg9, а параметр р(Л/) - начальному напр жению динамометра с пр молинейной градуировочной характеристикой (пр ма  1-3) в данной точке диапазона измерени . При достаточном быстродействии силоизмерительного устройства можно предположить, что параметры a.(P,i) и (P,t) не успевают околыко-либо значительно И31менитьс  за врем , необходимое дл  проведени  трех измерений . Тогда решение системы уравнений относительно величины измер емого усили  РИ будет иметь вид t/2-г/, РЭ-К, и,и () Анализ этого выражени  показывает, что погрешность измерени  ие зависит ни от нелинейности выходной характеристики динамометра , ни от дрейфа начального напр жени , ни от временной нестабильности его чувствительности . . Поскольку значени  величин Рд, Ki и Kz могут быть определены с любой степенью точности, то можно предположить, что предлагаемым устройством можно производить измерени  с погрешностью менее О, % от значени  измер емой величины силы.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  сил, содержащее опорную плиту с призмами, на которых установлен динамометр, выполненный в виде разрезной скобы с грузоприемным и опорным плечами, во внутренней полости которой расположен магнитоупругий преобразователь, а на грузоприемном плече - силопередающий механизм, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено приспособлением дл  изменени  коэффициента лередачи нагрузки на динамометр при посто нном значении измер емой силы, включающим две различные по высоте опорные призмы , установленные на плите вдоль продольной оси динамометра и взаимодействующие поочередно с силопередающим механизмом, выполненным в виде двуплечего рычага, короткое плечо которого св зано с динамометром, а длинное - содержит п ту и толкатель с приводом дл  поочередного взаимодействи  толкател  и п ты с соответствующей из вышеуказанных опорных призм.