Гравиметр

Союз Советснию СоциалистическимиРеспублик ОПИС НИЗОБРЕТЕНИЯ нн 763831 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Нл,3 С 01 У 7/02 Госуларственный комитег СССР оо лелам изобретений и открытий(54) ГРАВИМЕТР 30 Изобретение относится к гравиметрическому аппаратуростроению, аименно к разработке высокоточногоширокодиапаэонного гравиметра.Известен кварцевый гравиметр, 5в котором на кварцевом блоке, служащем монтажным основанием для чувствительной системы, дополнительноустановлены две каретки и две парывзаимно перпендикулярных вертикальных 10граней, с которыми эти каретки сопряжены, Узел объектива системы регистрации и нивелировочные уровни жестко связаны с кварцевым блоком, акаретки соединены со штоками измерительного и диапазонного устройства,а также с измерительной и диапазонной пружинами (11,Такое конструктивное выполнениепозволяет практически исключить изменение положения элементов измерительного и диапазонного узлов инивелировочных уровней по отношениюк чувствительной системе. 25В основном конструкция этого гравиметра позволяет обеспечить отрога направленное перемещение верхних концов измерительной и диапаэонной пружин,Однако одним иэ основных источников погрешностей гравиметра, является конструкция измерительного узла с компенсационной рамкой, т.е. рамочная компенсация. При компенсации момента силы тяжести при наличии компенсационной рамки, обеспечивающей упругое редуцирование перемещений, нижний конец компенсационной пружины после приведения маятника в горизонт практически никогда не устанавливается в свое первоначальное (нулевое) положение, т.е. пружина несколько отклоняется от вертикали, а ее плечо меняет свою длину. Чем больше изменение силы тяжести и соответствующая деформация пружины, тем больше перемещение ее нижнего конца и тем сильнее выражены отклонения. И как следствие - непостоянство меры компенсации измерительного узла и обусловленная им нелинейность регистрации, приводящая к ошибкам в измерениях. Кроме того, при каждом новом измерении меняется закручивание нитей подвеса компенсационной рамки, что вызывает нелинейные смещения нуль-пункта гравиметра, не поддающиеся точному учету, а следовательно, являющиесяистбчником дополнительных погрешностей при измерениях.Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности отечественный широкодиапаэонный гравиметр ГАКШ, который может применяться для съемок в узком диапазоне, там, где необходима повышенная точность измерений, и для съемок в широком диапазоне 1000-1500 мгал с точностью 0,2-0,3 мгал 2.Чувствительная система этого гравиметра имеет маятник и компенсационную рамку, но с двумя измерительными устройствами, каждое из которых имеет свою компенсационную пружину с определенной линейной жесткостью, и таким образом свою меру компенсации, верхний конец которой соединен. со штоком. Измерительное устройство содержит также люфтовыбирающую пружину, микрометрическую гайку, микрометрический винт с отсчетным устройством.Для обеспечения работы во всем диапазоне измерений гравиметр имеет также диапазонное устройство, причем нижний конец диапазонной пружины соединен непосредственно с рычагом маятника через отросток.Расчеты показывают, что если в конструкциях чувствительной системз имеет место так называемая рамочная компенсация приращений силы тяжести, то возможная ошибка измерений за счет влияния наклона рычага компенсационной пружины на малом 100 мгал), среднем 1500 мгал) и большом . р 000 мгал) диапазонах колеблется в пределах 1-2, 15-30 и 50-100 мгал соответственно.Недостаток устройства заключается в малой точности измерений.Диапазонное устройство позволяет скомпенсировать изменение силы тяжести до 5000 мгал.Цель изобретения - повышение точности измерений.Это достигается тем, что между микрометрическим винтом с микрометрической гайкой и штоком дополнительно установлены два кинематически связанных клина с направляющими и возвратными пружинами, причем первому клину обеспечена возможность перемещения вдоль оси микровинта, а второму - в направлении, перпендикулярном к этой оси,и штоку, а нижний конец компенсационной пружины закреплен на маятнике.В предлагаемом гравиметре в измерительном узле устанавливается два клина, позволяющие, редуцировать перемещение микровинта при сохранении высокой точности регистрации,так как изготовление например, путем притирки ) поверхностей скольжения возможно с весьма высокой точностью до 0,05 мкм. На чертеже изображен гравиметрс одним измерительным устройствоми одной компенсационной пружиной.Микровинт 1 через муФту 2, с помощью которой устраняется влияние 5 осевых и радиальных биений в подшипниках, соединен с валиком 3, на который насажена ведомая шестерня 4,входящая в зацепление с шестернейпривода 5. Микровинт ввернут вмикрогайку 6 с люфтовыбирающей гайкой 7. Иикрогайка размещена на верхней части клина 8, установленногов направляющих 9 и имеющего отверстие для свободного перемещения микровинта, опирающегося через шарик10 на основание 11. В направляющих12 установлен второй Клин 13, подвижный в направлении, перпендикулярном к оси микровинта, и имеющий люфтовыбирающую пружину 14. В нижнюю 20 поверхность этого клина упираетсяголовка штока 15 с люфтовыбирающейпружиной 16, сильфоном 17, цанговымзажимом 18, в котором с помощьюкварцевого стержня закреплен верхний 75 конец компенсационной пружины 19.Нижний конец компенсационной пружиныприварен к отростку 20 рычага маятника 21 чувствительной системы гравиметра.30 Гравиметр работает следующим образом.При изменении силы тяжести, например уменьшении, маятник 21 чувствительной системы отклоняется вверх.Чтобы скомпенсировать действие изменения силы тяжести, с помощью привода 5 через шестерню 4 на валике 3и муфту 2 приводится во вращениемикровинт 1. Вращаясь с упором в шарик 10 в микрогайке 6, установленной 40 на клине 8, он сообщает ему поступательное движение вверх с направляющих 9. Движение клина 8 вверх вызывает перемещение кинематически с нимсвязанного клина 13 в направляющих 45 12 со сжатием люфтОвыбирающей пружины 14, В свою очередь, перемещениеклина 13 приводит к перемещению штока 15 вниз и сжатию люфтовыбирающейпружины 16. В конечном итоге происходит перемещение вниз верхнегоконца компенсационной пружины 19,что приводит к перемещению рычагамаятника 21 в первоначальное ( нулевое) положение.В связи с тем, что при дискретных 55 измерениях с гравиметром вре нанаблюдения составляет не более 34 мин.при интервалах между наблюдениями минимум 15 мин. рабочие нагрузки, возникающие при работе иэмери тельного устройства, можно считатьнепродолжительными. Ниже. приводитсяоценка влияния момента, необходимого на преодоление трения в клиньяхи направляющих, на величину суммар ного крутящего момента на микровин/7 1 В ВНИИПИ Заказ 6276/ Тираж 649 Подписное те. При работе микровинта преодолевается суммарный момент ( М) отосевого давления пружин, трения врезьбе и трения клиньев в направляющих.Момент от осевого давления пружини трения в резьбеМ 1 - Рг Р йд(Ф+Р )где Р - осевое давление пружин(3000 г/см);г - средний радиус резьбы)3 см);Р - угол трения (6 );д - угол подъема винтовой линии (4 ) ,М - 158 гсм.Момент на преодоление трения вклиньях и направляющихМ : Р Егсд(а + Э)где Р - суммарная составляющая осевого давления пружин(1300 г/см);сила трения (0,15);М 2 - 34 г, см,Момент от люфтовыбирающей гайки,обычно применяемой в микропарах гравиметров, М = 400 г/см и М592 г.см.Предлагаемый гравиметр позволяетпроводить измерения в широком диапазоне с высокой точностью. Гравиметр,содержащий чувствительную систему в виде маятника и измерительное устройство, состоящее из компенсационной пружины, верхний конец которой соединен оо штоком, люфтовыбирающей пружины, микрометрической гайки, микрометрического винта с отсчетным устройством, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, между микрометрическим винтом с микрометрической гайкой и штоком дополнительно установлены два кинематически связанных клина с направляющими .и 15 возвратными пружинами, причем первому клину обеспечена воэможность перемещения вдоль.оси микровинта, а второму - в направлении, перпендикулярном к этой оси и штоку, а нижний ко О нец компенсационной пружины закреплен на маятнике. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 25 1. Авторское свидетельство СССР 9448414, кл, Ц 01 Ч 7/022401. 73.