Динамометрическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г фьачф;,ПАТЕНТ СТмеречаюмен Устройство по п, 1 ю щ е е с я тем, чт из нескольких ячеек между собой соосно и иннтельных элементов ых зеркально относит а о т л и" о оно выпол соединен- средством и располольно друг ч а осивякоторых парал занные с конц ментов три по женных соедин ельны,ми изме жестко тельных ьно рас лемента леовател ло сое ельных же дру ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Вашипари Кутато Интезет (ВНР)(54) (57) 1. ДИНАМОМЕТРИЧЕСКОЕРОЙСТВО, содержащее по меньшейодну измерительную ячейКу, вклющую в себя два измерительных э та, выполненных в виде стержне порными зонами для приложения изме зсюс Ог г.120 с огм 17 О ряемой силы и регистрации реакции,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспечения универсальности,соединительные элементы выполненыдискообраэными и расположены соосно,: а опорные эоны для приложения измеряемой силы и регистрации реакции лежат вплоскости, проходящей через оси измерительных элементов,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что среднийсоединительный элемент закреплен вовтулке и выполнен с вырезом для про-.хода через него измерительного элемента.Изобретение относится к областиустройств, используемых для контроляи определения силовых параметров прииспытании систем, нагружаемых силамии крутящим моментом.Известно динамическое устройство,содержащее, по,меньшей мере одну измерительную ячейку, включающую в себядва измерительных элемента, выполнен"ных в виде стержней, оси которыхпараллельны, и жестко связанные сконцами измерительных элементов трипоследовательно расположенных соеди,нительных элемента с опорными зонамидля приложения измеряемой силы ирегистрации реакций 1 3.Недостатком указанного устройстваявляется невозможность его использования в различных устройствах сразличными схемами приложения усилий.Цель изобретения - обеспечениеуниверсальности,Указанная цель достигается тем,что в динамометрическом устройстве,содержащем по меньшей мере однуизмерительную ячейку, включающую всебя два измерительных элемента,выполненных в виде стержней, осикоторых параллельны, и жестко связанные с концами измерительных элементов три последовательно расположенных соединительных элемента сопорными зонами для приложения изме"ряемой силы и регистрации реакции,соединительные элементы выполненыдискообразными и расположены соосно,а опорные зоны для проложения измеряемой силы и регистрации реакциилежат в плоскости, проходящей черезоси измерительных элементов.Кроме того, средний соединительныйэлемент закреплен во .втулке и выполнен с вырезом для прохода черезнего измерительного элемента.,Кроме того, динамометрическоеустройство выполнено из несколькихячеек, соединенных между собоч соосно посредством соединительных элементов и расположенных зеркальноотносительно друг друга. На фиг. 1 показана конструкция динамометрического устройства, на фиг. 2 - то же, продольный разрез, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - механические силы смонтированного согласно фиг. 1-3 динамометрического устройства, нафиг. 5 - устройство с механическоймоделью, на фиг. 6 - вариант сборкинескольких элементарных рамочных конструкций; на фиг. 7 - то же, второй вариант, на фиг, 8 - то же, третий вариант, на фиг, 9 - то же, четвертый вариант, на фиг, 10 - монтаж варианта фиг. 7; на фиг. 11 разрез В-Б на фиг. 10; на фиг. 12 - фиг. 9, частично в разрезе, на фиг. 13 " разрез В-В на фиг. 12,На фиг. 1-3 показана форма исполнения динамометрического устройства согласно изобретению. Динамометрическое устройство состоит из удлиненного измерительного элемента 1 и укороченного измерительного элемента 2, а также из центрального тела 3. Измерительные элементы 1 и 2посредством соединительных элементов.4 и 5 присоединены к конструктивным узлам. Соединительный элемент 4 вы-. полнен в качестве опорной связи устройства, а соединительный элемент 5 является диском, который содержит соответствующий измерительному элементу 1 вырез и подогнан к расположенной в кронштейне подшипника 6 втулке 7. 5 10 1520 25ЗО 35 40 45 50 Удерживающий соединительный элемент 4 кронштейн подшипника 8 закреплен на фундаментной плите 9, удерживающий втулкукронштейн подшипника 6 закреплен при промежуточном включении расорных элементов 10 и 11 на грузонесущей конструкции 12. Измерительные элементы через кабель 13 соединены с измерительным прибором.Измерительные элементы 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических тел и относительно геометрической оси динамометрического устройства размещены по ее обеим сторонам. Центральное тело 3 является диском, диаметр которого меньше внутреннего диаметра втулки 7. Центральное тело 3 жестко соединено с концами измерительных элементов 1 и 2. Центральное тело 3 изготавливается из двух деталей, которые обрабатываются вместе с измерительными элементами 1 и соответственно 2. Удлиненный элемент 1 с соединительным элементом 4 и ни- ней частью центрального тела выполнены за одно целое, в то время как другая часть образуется укороченным измерительным элементом 2, соединительным элементом 5 и верхней3 1 О частью центрального тела 3. После обработки обе части соединяются посредством неразъемного соединения в одну жесткую систему. Соединительные элементы 4 и 5 могут изготовляться также в качестве отдельных деталей, в этом случае происходит соединение с измерительными элементами 1 и 2 путем горячего прессового соединения.Соединительные элементы могут бытьмногогранными и призматическими телами, а центральное тело 3 может быть выполнено в виле любого жесткого элемента.На фиг. 4 представлена принципиальная схема распределения сил показанной на фиг. 1-3 формы исполнения. Измеряемая сила Р, которая через втулку 7 воздействует на соединительный элемент 5, вызывает в месте монтажа пару сил Р -Р . В качестве внутренней реакций действует сила Р 2 на плече Р , в результате, возникает реактивнйй момент, посредством которого втулка 7 удерживается параллельно геометрической оси . 14, в то время как сила Р через соответствующее эксцентриситету 1, плечо образует в измерительном элементе 1 скручивающий момент. Соединительный элемент 5 работает как напряженная на одном конце стрела, однако вследствие своих геометрических размеров должна рассматриваться как абсолютно жесткая. В укороченном измерительном элементе 2, который жестко соединен с центральным телом 3 и с соединительным элементом 5, вызывается в одном иэ двух концов напряженной стрелы также изгибающий момент, Этот момент перпендикулярен продольной оси измерительного элемента 2 и имеет в плоскости, срезанной проходящей через Р плоскостью скрученного измерительного элемента 2, величину нуль. В местах присоединения его величина максимальна. В точке, соединяющей центральное тело 3 и измерительный элемент 2 друг с другом, изгибающий момент появляется на центральном теле 3 в качестве скручивающего момента и его реакция возникает в точке присоединения измерительного элемента 1. Путем правильного выбора геометрических размеров динамометрического устройства может быть достигнута9 3262 4 50 55 4 и соответственно 5 соединены с прочими частями конструкции. На име 5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 абсолютная жесткость центрального тела 3. Скручивающий момент измерительного элемента 2 в то время, как он воздействует на один конец центрального тела перпендикулярно геометрической оси 14 и перпендикулярно оси, пересекающей ось измерительного элемента, нагружает центральное тело 3 на изгиб, На его другом конце вызывается противоположный реактивный момент, который вызывает кручение в измерительном, элементе 1.Возникающие напряжения являются функциями поперечного сечения Б момента инерции 1, а также экваториальных и полярных факторов поперечного сечения (К е и КР ) измеРо рительных элементов 1 и 2 и зависят также от свойств материала, Приведенные факторы определяют прочностные свойства измерительных элементов 1 и 2:.Другой конец удлиненного измерительного элемента 1 примыкает к соединительному элементу 4 и вызывает в нем соответствующую эксцентриситету 1реактивную силу К. Параллельность этого элемента геометрической оси 14 обеспечивается путем момента, произведенного парой сил К -К на плечо 2. Это есть внутренняя нагрузка конструкции и она не имеет ничего общего с проходящими между силами Р и К процессами.Жесткая рамочная конструкция могла бы в результате действия сил Р и К (действующего на плечо 1. парыР сил) вращаться вокруг оси,.лежащей в определенной измерительными элементами 1 и 2, а также геометрической осью 14 плоскости и расположенной перпендикулярно ей. Это предотвращается путем возбужденных в конструкции сил Ри К (действующей на плечо Ь пары реактивных сил). На фиг. 5 поясненное на фиг. 4соотношение сил, введенное в цапфахоси согласно фиг, 1-3. Сила Р действует на наружную оболочку втулки 7 с диаметром РР, Внутри конструкции размещены измерительные элементы1 и 2, а также центральное тело 3,которое через соединительные элементы ющую диаметр Р оболочку образованного в качестве части цапфы соединительного элеменреактивная сила К.У конструкции согласно фиг. 1-5 линии действия силы Р и реактивной силы К не совпадают, Это означает, что конструкция относительно линии действия силы Р не симметрична. Этот недостаток может быть устранен, если из указанных рамочных конструкций попарно составить несколько. О Соединение может осуществляться различным образом. Для этого показаны примеры на фиг. 6-9.Соединение может осуществляться с центральными телами (фиг. 6), с 15 примыкающими. к измерительным элементам 1 соединительными элементами 4 (фиг. 7) или с примыкающими. к измерительным элементам 2 соединительными элементами 5 (фиг. 8). Соедиие 20 ние элементов можно также комбинировать. Так, на фиг, 9 показано, например, соединение центрального тела 3 с примыкающим к измерительному элементу 2 соединительным элементом 5. 25Если обе элементарные конструкции согласно фиг. 6 у центральных тел соединяются друг с другом, то центральные тела 3 должны связываться друг с другом. Соединение 15 может быть выполнено в качестве разъемного соединения, однако может быть и сварным. Центральные тела 3 могут иэготовляться также из одного куска (наиболее благоприятное решение). Система загружена концентрированными силами РФ и Рфи может. рассматри" ваться как подпертая с двух концов или напряженная стрела. Сипы Р и Р могут быть также равнодействующи ми системы сил. Обе рамочные конструкции могут соединяться также с примМканкцими к измерительным элементам соединитель 45 ными элементами 4 (см. фиг. 7) . Здесь соединительные элементы 4 прикреплены друг к другу соединением 15 и/или соединительной втулкой 16. Предпочтительно изготовлять соединительные элементы 4 из одной детали.50Обе различные конструкции могут быть присоединены также к связывающим элементам 5, присоединяемым к обоим укор леченным измерительным элементам 2. Эта форма исполнения тре 55 бует особой аккуратности, так как должны быть обеспечены абсолютная жесткость и отсутствие трения. Соеяется здесь также с помощью. соединения 15 илн втулки 16. Конструкция подперта с двух сторон или напряжена и в середине может, загружаться одной или несколькими концентрированными и соответственно распределенными силами.Элементарные рамочные конструкции могут соединяться друг с другом также комбинацией указанных способов.На фиг. 9 показано соединение рамочных конструкций с центральными телами, а также с примыкающими к измерительным элементам 2 соединительными элементами 5. Центральные тела 3 соединены друг с другом соединением 15 соединительные элементы 5 - соединительной втулкой 16. При этом возникают реактивные силы К и К которые проходят приблизительно симметрично линии действия Р.Из поясненных вариантов лишь представленные на фиг. 6 и 8 пригодны для решения специальных задач. В представленном на фиг. 6 решении загруженные измерительными элементами силы Р и Рц могут быть различными по величине, Это решение целесообразно, если в задаче измерения величина сил Р и Р должна опредепляться раздельно, так как однократно и двукратно прочеркнутая система может быть выполнена в качестве самостоятельных измерительных систем. Реактивные силы К и К" находятся под влиянием соединения центральных тел 3, посредством которого осуществляется определенное уравновешивание. Последнее зависит от соотношений симметрии систем (пригодно для специальных задач).Схожим является также показанное на фиг. 8 решение, при котором сила Р воздействует не симметрично, так что реактивные силы К 11 и К 1 ф 1 также не симметричны, Это отклонение должно учитываться при определении Размеров систем. Показанные на фиг, 7 и 9 устройства могут применяться для большей части задач измерения. Выполнение измерительных систем согласно фиг. 7 на практике наглядно изображено на фиг. 10 и 11.Показаны конструкции крюка, элементарные рамочные конструкции расположены по обеим сторонам крюка крана 17. Соединительные элементы 51093262 размещены со втулками 7 в бугелях 18 крана. В находящемся между соединительными элементами 5 блоке 19 объединены соединительные элементы 4. Реактивная сила К действует 5 в осевой линии крюка 20, силы Р и Р" лежат в плоскости симметрии бугеля 18 (на принцип работы не влияет то, что сила Р и реактивная сила К здесь переставлены, так как у подъемных механизмов полезная сила является поднятой весовой силой, которая проявляется в качестве реактивной силы).Во втулках 1 находятся соединительные элементы 5, а также измерительные элементы 1 и соответственно 2, которые соединены центральными телами 3, Измерительные элементы, как и цейтральные тела 3 действуют вследствие20 жесткого соединения как одно тело. Показанное на фиг. 10 и 11 сдвоенное динамометрическое устройство функционирует вследствие этого как крючковый бугель и одновременно воспринимает возникающую силу.Практическое исполнение, представленное на фиг. 9, принципа показано на фиг. 12 и 13, При этом измерительные элементы 1, как и соединительные элементы 4 и соответственно 5, размещены симметрично по обеим сторонам центральных тел .3. Таким образом, устройство согласно изобретению делает возможной передачу сил между различными частями конструкции. Одновременно может производиться нагрузка на сдвиг и изгиб, что делает возможным применение механического напряжения для целей техники измерения.