Устройство для измерения деформаций и прогибов конструкций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗВСТВУ Сфвз СфевтскнвСоциалистически кРвснублнк а 741032(51)М. Кд.2 с присоединением заявки йо С 01 В 5/30 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открцтнй(23) Приоритет Опубликовано 1506,80, Бюллетень 89 22 Дата опубликования описания 180680(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И ПРОГИБОВ КОНСТРУКЦИЙ .Изобретение относится к устройствам для автоматизации измерений деформаций, прогибов и может найти применение, например, в авиационной промышленности, при стендовых прочностных испытаниях натурных конструкций.Известно устройство для измерения деформаций и прогибов конструкций, содержащее корпус с установленным в нем механотронным преобразователем и чувствительный элемент в виде барабана с намотанной на него струной., один конец которой закрепляется на конструкции, а на другом конце подвешен груз, На оси барабана насажен кулачок, находящийся в силовом контакте с механотроном 1). Недостатком . устройства является невысокая помехоустойчивость и точность измерения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения деформаций и прогибов конструкций, содержащее корпус с установленным в нем потенциометрическим преобразователем и чувствительный элемент в виде барабана с намотанной иа него струной, один конец которой закрепляется на конструкции, а другой укреплен на барабане 2).Однако такое устройство не позволяет измерять знакопеременные параметры, так как чувствительный элемент не может сделать более одного оборота. Кроме того, при рывках и ударных перегрузках, связанных с нарушением испытательного режима, разрушениях конструкций может произойти поломка устройства, так как в нем не предусмотрены предохранительные элементы. Все зти факторы снижают точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерений.Эта цель достигается тем, что устройство снабжено отсчетным механизмом, выполненным в виде мальтийского креста с эластичными вкладышами, размещенными в его пазах, поводка, закрепленного на оси барабана и кинематически связанного с мальтийским крестом, шкалы чисел оборотов бара". бана, жестко закрепленной на оси мальтийского креста, и шкалы углов поворота барабана, жестко связанной с осью последнего, а также кинемати ческой цепью, ведущее звено которорзакреплено на оси барабана, а ведомое - на оси потенциометрическогопреобразователя,На чертеже схематически изображено устройство для измерения деформаций и прогибов конструкций, общийвид.5Устройство для измерения деформаций и прогибов конструкций состоитиз корпуса 1, в котором установленмногооборотный потенциометрическийпреобразователь 2, соединенный с0чувствительным элементом, выполненным в виде барабана 3 с намотаннойна него струной 4, один конец которой закрепляется на конструкции 5,а другой укреплен на барабане. Преобраэователь 2 соединен с барабаном3 кинематической цепью, например,зубчатыми колесами 6, 7 и фрикционной муфтой 8, Муфта 8 выполнена заодно целое с барабаном 3 и применяется в качестве предохранительной,Для устранения мертвого хода взубчатой передаче на оси преобразователя 2 установлено зубчатое колесо 7 с выборкой мертвого хода, Передаточное число зубчатой передачи определяется диапазоном измеряемых перемещений и деформации и конструкциейиспользуемого потенциометрическогопреобразователя, в частности, рабочимчислом оборотов движка преобразователя.На оси 9 зубчатой передачи установлены барабан 3 с муфтой 8, ведущее зубчатое колесо 6 и жестко закреплена цилиндрического типа шкала 10 углов поворота барабана. Поэтой шкале, на которой нанесены деления, (например, в градусах или нелинейных величинах) производится отсчет угла поворота или линейного перемещения барабана 3. На этой же оси9 жестко насажен поводок 11 с цевкой,который кинематически связан с мальтийским крестом 12, закрепленным наоси 13, причем к мальтийскому кресту 12 жестко крепится цилиндрического типа шкала 14 чисел оборотов барабана 3.Число полных оборотов барабана 3зависит от числа пазов мальтийскогоКреста 12, В пазах установлены ограничители хода в виде эластичных вкладышей 15, смягчающих удары, возможные при работе устройства. Длина вкладышей выбирается в соответствии с необходимым углом стопорения оси 9. Нашкале 14 укреплены два регулируемыхкулачковых привода 16 и 17, которыесвоими выступами соприкасаются сприводными элементами концевых выключателей 18, Концевые выключатели .18 Щустановлены в корпусе 1 рядом сошкалой 14,Для визуального отсчета. показаний по шкалам 10 и 14 в корпусе 1имеется окно с визиром 19. Корпус 1 у жестко крепится к штанге 20, на другом конце которой имеется основание21 с юстировочными винтами 22, карданом 23 и реэинометаллической шайбой 24. На штанге 20 возле основания 21 крепится штепсельный разъем25 для подключения потенциометрического преобразователя 2 к указывающему прибору (на чертеже не показан).Для создания натяжения струны 4 наней подвешивается груз 26,Устройство работает следующим образом,Шайбу 24 жестко крепят (например, при помощи клея) к поверхности испытуемой конструкции 5, а винтами 22 выставляют штангу 20 на требуемыйугол. В соответствии с программой испытаний кулачковые приводы 16 и 17устанавливают против заданных делений шкалы 14 и жестко фиксируют. Дляограничения чисел оборотов барабана 3и предотвращения поломок механизмапри повороте мальтийского креста 12на угол, больший заданного угла, между кулачковыми приводами 16 и 17 в пазы мальтийского креста устанавливают вкладыши 15. На барабан 3 наматывают два или три витка струны 4, один конец которой крепится к деформирующейся поверхности конструкции 5,а на другом конце подвешивается груз26. При воздействии внешних силобъект измерения деформируется, в реэультате чего меняется расстояниемежду его поверхностями, струна 4 начинает перемещаться, поворачивая барабан 3 на некоторый угол, пропорциональный деформации. От барабана 3вращение передается шкале 10 угловповорота барабана через ось 9. Вращение оси 9 передается через мальтийский крест 12 шкале 14 чисел оборотов и через зубчатые колеса 6, 7 преобразователю 2.При вращении оси преобразователя 2 формируется измерительный сигнал, пропорциональный деформации. Отсчет угла поворота барабана 3 производят по показанию шкалы 10. После завершения одного оборота барабана 3 цевка поводка 11 вступает в зацепление с мальтийским крестом 12 (то есть входит в паз мальтийского креста) и поворачивает его на угол, определяю=щийся числом пазов этого креста, Шкала 14 также, как и мальтийский крест 12, получает прерывистое движение. По шкале 14 и производят отсчет количества оборотов барабана 3Если программой предусмотрено реверсирование, то механизм устройства позволяет обратное вращение барабана. В случае поломки испытуемой конструкции 5, неисправностях испытательного стенда или нарушениях режима испытаний вращение барабана продолжается до тех пор, пока один из кулачковых741032 аказ 318 одписное НИИПИираж 80 приводов 16 или 17 не воздействует на один иэ концевых выключателей 18, который включает аварийную защиту и сигнализацию.В случае продолжения вращения барабана цевка поводка упирается во вкладыши 15 и ось 9 стопорится, В момент стопорения оси 9 срабатывает фрикционная муфта 8, которая проскальзывает относительно этой оси, предохраняя устройство от поломки. 10Предложенное техническое решение обеспечивает повышение точности измерений, Это обеспечивается тем, что устройство содержит связанные с общим чувствительным элементом две отсчетные системы, одна иэ которых вы 1 полнена на базе потенциометра, а другая - на базе мальтийского механизма с измерителями числа оборотов и угла поворота в пределах одного оборота; при значительных деформациях испытуемой конструкции чувствительный элемент - барабан может делать более одного оборота; предохранительные элементы эластичные вкладыши, фрикционная муфта) исключают нарушение кине матических связей и поломку устройства. Формула изобретенияУстройство дпя измерения деформаций и прогибов конструкций, содержа филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная,щее корпус с установленным в нем потенциометрическим преобразователеми чувствительный элемент в виде барабана с намотанной на него струной,один конец которой закрепляется наконструкции, а другой укреплен иабарабане, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений, оно снабжено отсчетныммеханизмом, выполненным в виде мальтийского креста с эластичными вкладышами, размещенными в его пазах, поводка, закрепленного на оси барабана икинематически связанного с мальтийским крестом, шкалы чисел оборотов барабана, жестко закрепленной на осимальтийского креста, и шкалы угловповорота барабана, жестко связаннойс осью последнего, а также кинематической цепьщ, ведущее звено которойзакреплено на оси барабана, а ведомое - на оси потенциометрическогопреобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 386231, кл. 6 01 В 5/30, 1971.2. Агейкин Д,И.и др. Датчики контроля и регулирования М., Машиностроениеф, 1965, с. 34 (прототип) .