Способ измерения силы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 22782 А 6 01 1 1/04, 1/1 О, 1/О ГОСУДАРСТВЕН(ЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ упрощение процесса измерений, иние точности и обеспечение диских измерений. Нагружают уэлементы 1 и 2 измеряемой силоределяют их деформации Х 1 и Х 2ственно от измеряемой силы С и эадополнительную деформацию д дтельной иэвестьой силой, изменяютгармоническому закону, а значениеемой силы определяют иэ соотн+Х - ,гдеР-амХ 1 Х 2Х 1+Х 2дополнительной известной силы, Н льство СССР1 1 1/04, 1984,ЕРЕНИЯ СИЛЫотносится к иэмерительдназначено для иэмереизобретения является Авторское свидетМ 1247691, кл,бИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений силы в статическом и динамическомрежимах.Целью изобретения является упрощение процесса измерений за счет исключения предварительной градуировки упругихэлементов, повышение точности и обеспечение динамических измерений.На чертеже изображена схема устройства для осуществления данного способаизмерения силы.Устройство содержит два упругих элемента 1 и 2, соединенных в последовательную силовую цепь и установленных на 15основании 3. На концах упругих элементов 1и 2 закреплены силопередающие плиты 4 - 7,Между силовоспринимающими плитами 5 и 6размещено устройство 8 воспроизведениядополнительной силы, изменяющейся по 20гармоническому закону, Устройство 8 воспроизведения дополнительной силы можетбыть выполнено на основе центростремительной силы, силы инерции, электромагнитной силы и т.д, В устройстве 8 закреплено 25пьезокерамическое кольцо 9, а на внешнейокружности кольца 9 размещено металлическое кольцо 10,Способ измерения реализуется следующим образом, 30Перед началом измерений включаетсяустройство воспроизведения дополнительной силы Л Г(1), при этом пьезокерамическое кольцо 9 совершает колебание вместе 35с металлическим кольцом 10 вверх и вниз изадает переменную силу через устройство 8силопередающим плитам 5 и 6, Значениепеременной силыЛ Р(С) = АоР,и в 1 псот - доР гп в 1 п о/т,а амплитудное значение равноЛР = Ао/,и - до/г в,где А - амплитуда колебаний металлического кольца 10;м - угловая частота колебаний металли ческого кольца 10;// - масса металлического кольца 10 и части пьезокерамического кольца 9;т - время;д - перемещение стержня 8;50пт - масса устройства 8 и части пьезокерамического кольца 9.После приложения измеряелой силы Г к силопередающей плите 4 упругие элементы 1 и 2 деФормируются соответственно на Х 1, Хг, При этом Е=С 1 Х 1=С 2 Х 2, где С - жесткость упругого элемента 1; Сг - жесткость упругого элемента 2, Кроме измеряемой силы Г на упругие элементы 1 и 2 будет действовать дополнительная сила Л Г(т),Е + Л Г (т) = С 1 Х + д (С + Сг ) =(4)В правой части выражения (4) все величинымогут быть измерены, что дает воэможностьопределить силу Е.Максимальные значения величин Х 1, Х 2,А и д могут быть измерены с помощью серийно выпускаемых приборов, которые преобразовывают деФормации в электрическийсигнал,Вместо упругих элементов 1 и 2 могутбыть также применены динамометры с электрическил выходол, например тепзорезисторные. При действии измеряемой Г силы и дополнительной Л Г(1) будем иметь е + Л Г= Е + Г Л Г (1) + Л Рг (1 Я = - /1 1( Л/ К + Л/2 К 2 ) = /2 Кг( Л/ к + Л/2 кг ), (5) где ЛГ 1(1)- сила, приложенная к динамо- метру 1;ЛГ 2 - сила, приложенная к динамометру 2,т/1, Чг - выходные сигналы с учетом выходного сигнала при отсутствии нагрузки Г;ЛГ(т) - соответствен но до пол нител ьная сила динамометров 1 и 2;К 1 и К 2 - коэФФициенты преобразований динамолетров 1 и 2;Л/1, й/2 - лаксимальные значения выходных сигналов динамометров 1 и 2 от дополнительной силы. В выражении (5) неизвестны Г, К 1, К 2.Иэ (5) получаем Г =Ч 1 К 1=2 К 2, (6) Л Е(1) = Л Е 1(1) + Л Ег(т) -= Ф/1 К + й/г Кг . (7)Так как динамометры 1 и 2 имеют разную жесткость и разные коэффициенты преобразования, то выходные сигналы Ю иЛЧг имеют разные значения.Тогда выражение (4) запишется в виде1 б 22762 измерение силы е диами еском ре.киме,С о р м у л . и 3 о б р г т е н, яСпособ измерен я силы закл очающийся в том, ч: уругов заеметь, агру,каюг измеряемой силой, Ороде,яот их сн впы Отзмеряемо, сиз, з дг г и изм.ряюг дсполн;тельные дсггл ь и: уп;угих з;еменгов о т л и ч а ю и и с я, и что, с целью уп;гщели гроцесг, изл е" е ния, повышения точности и обе,ге ен я Составит ль В ГодзикоескийРедакгор Е.Дормидонтова Техред Э.Цаплок Корректор Л.Алексеенко Заказ 1461 Тираж Подписное НИИПИ Государственчого колитега го изобрете иям и открытиям при ГКНТ СССР 11 з 35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательг ки. колбинат "Патент", г Ужгород, ул. Гагарина, 101 В 2ЛЧМ+ ЛЧ 2 Чгде Ч 1, Ч 2 - выходные сигналы динамометров с учетом сигнал при огс.утсти нагрузки, мкВ;лЧ Л 2 амплитуда выходных сигналов динамометрое от дополнительой сил лкБ.Изобретеие г з ол.егсключить предваритсг ьнуо;,эадуирпвку у ру их элементов, что упрощает измере". е, повь- сить за счет этого то и сть и обеспечить динамических измерении, п редларигельно20 соединяют уоуие элементы между гобггй впоследовательнуо силовую цепь зада от деформацикз, приложеннуо к месту соединенияупругих элемен гов дополнитеьной изеаст,ойсилой, изме яющейся по гармоническому25 а соу а знэче ие Г излеряемсй силы опт;еделяют из сооношенияХ Х 2Е =Л-д(- -,Н,гдеЛ Г - амплитуда доголнител ной изве 3 ,тной сиГы, измеяовейся погармоническому закс ну,Н;Х; -деформация перво о упругогозлемегта под действиеизмеряемой силь,мкм;35 Х; - деформация второго упругого элеме 1 тгод действием измеряемойсилы, лкм,д- амплитуда дополнительной дефорлации у;ругих элементов, мкм.