Шарнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную камеру

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) Г 16 Н 21/00 Е ИЗОБРЕ ИЯ 1 ЬСТВУ ВТОРСИОМ чага, оси шарниров штока и дополниФ тельного сильфона равноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пружииой сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки Р определяют по фор- муле 4/258485. Брарийут пр(21) 37122 (22) 27. 01 (46)07.07 (72) А.И.Г 71) Инсти раинской С (53) 621. 8 (56) 1. Ав Р 696342,(088рскоС видетельство СССРБ 3/ 18, 1974. ог де связыв е СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ юл. Р 25 блем прочности АН Ук(54) (57) ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ В ГЕРМЕТИЗИРОВАННУ 10 КАМЕРУ, содержащий основной и дополни. тельный сильфоны, один из торцов каждого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном шток, размещенный на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которо. го шарнирно связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, о т л и ч а ю щ и й с я :тем, что, с целью повышения его точности и уменьшения габаритов,сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополнительный сильфон шарнирно связан с вторым плечом ры 9011658.с - жесткость дополнительного сильфона 0 - расстояние между осямишарниров пружины,Е, - расстояние от оси шарнира штока до оси вращения рычага,- расстояние от оси врагщения рычага до оси . ффшарнира,Об го пружину с рычагом.ИОО1 11658Изобретение. относится к измерительной технике, а именно к устройствамдля ввода поступательного движенияв рабочий объем герметиэированной ка.меры при высокотемпературных исследованиях физико-механических свойствматериалов, и может быть использованодля, вь 1 сокоточного ввода движения влюбой герметиэированный объем.Известен шарнирно"рычажныймеханизм 10передачи движения в герметизированнуюкамеру, содержащий основной и дополнительный сильфоны, один из торцовкаждого иэ которых предназначен длясообщения с полостью камеры,герметич 15но связанный с основным сильфономшток, размещаемый на корпусе камерыдвуплечий рычаг, первое плечо которого шарнирно связано со штоком,и закрепленный на втором плече рычага 20противовес,В известном механизме основной идополнительный сильфоны расположенысоосно, а рьиаг жестко закреплен накоромысле, одно плечо которого соединепо гибкой связью с поперечинойП-образной скобы, .соединенной своимиконцами со штоком через фланец. Надругом плече коромысла установленгруз, создающий момент переменной ве-З 0личины по мере отклонения рычага отисходного положения, Перемещение груза по плечу коромысла или изменениеего массы позволяют компенсироватьпогрешности передачи усилия, возника-Зющие. иэ-за разности давлений внутрии снаружи камеры, сил упругости силь.фокса а веса штока 1.Однако известный механизм обладает недостаточной точностью при передаче малых усилий и большими габаритами применяемьпс для уравновешиваниягрузовеЦель изобретения " повышение точности механизма за счет полной компенсации погрешностей, возникающихиз-за разнбсти давлений внутри и снаружи камеры, и уменьшение его габаритов за счет замены груза соответствующей по усилию пружиной сжатия,Указанная цель достигается тем,что в шарнирно-рычажном механизме передачи движения в герметизированнуюкамеру, содержащем основной и дополнительный силъфоны Один из торцов каж 55дого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном 38 2шток, размещаемый на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которо. го шарнирнО связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополни. тельный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рьиага, оси шарниров штока и дополнительного сильфона рав ноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пружиной .сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки определяют по формуле где К - жесткость основного сильО,с,фонаеК д с - жесткость дополнительногосильфона7 - расстояние между осямишарниров пружины,- расстояние от оси шарнираштока до оси вращения рычага,- расстояние от оси вращениягрычага до оси шарнира,связывающего пружину с рьиагом.На фиг. 1 показана конструктивная .схема механизма, на фиг.2 - структур 1ная схема измерительного комплекса,содержащего механизм" ,на фиг.3 - схе.ма для расчета начального усилия пружины.Г 1 еханиэм содержит основной сильфон1, дополнительный сильфон 2, разме-.щенный внутри основного сильфона 1 игерметично связанный с ним шток 3,двуплечий рьиаг 4 с осью 5 вращения,связанный с дополнительным сильфоном2 шарниром 6 и со штоком 3 - шарниром 7. На плече рычага 4, несущемшарнир 7., размещены противовес 8 ишарнир 9 пружины 10. Второй шарнир11 пружины 10, а также сильфоны 1 и2 и ось 5 вращения рычага 4 закреплены на корпусе герметизированной камеры 12,Измерительный комплекс содержиттакже.(фиг,2) универсальную испыта(3)3тельную машину 13 с силоизмерителем 14 и систему 15 вакуумирования. Снизу в герметизированную камеру 12 входит активная тяга 16 испытательной машины 13. Между тягой 16 и штоком 3 укреплен исследуемый образец 17.Шток 3 соединен с силоизмерителем 14,Для расчета пружины для уравновешивания сип упругости сильфонов(фиг,З) приведены следующие величины: 1 О 14 - расстояние от оси шарнира 7 до оси 5 вращения рычага 4; 12 - рассто. яние от оси 5 вращения рычага 4 до: оси шарнира 9 пружины 10, установленной на другом плече рычага 4; 1 расстояние между осями шарниров 9 и. 11, на которых установлена пружина 10; 0 - перемещение штока З.под воздействием .усилия измерения, 5:- перемещение оси шарнира 9, установ ленного на другом плече рычага 4, Р и РА с - силы упругости соответственно основного и дополнительного сильфонов, Рг . - сила начального сжатия пружины 10, Ьд - плечо силы 25 Рп относительно оси 5 вращения рыча. га 4; сс - угол поворота рычага 4; /3 угол поворота пружины 10. Если устройство для передачи дви жения в герметизированную камеру установлено на штоке между силоизмерителеми испытываемым образцом, то перемещение штока равно деформации силоизмерителя, которая обычно не превышает 0,5 мм. При таком перемеще" нии штока 3 для рычага с соотношени" ем плеч 1/1=2 при длине плеча 14.= =5 мм и длине пружины 1010 ммможно считать, что углы Ос и6 и с 40 точностью до 1 Е выполняются следующие равенства: Очевидно, что из конструктивных соображений величины 1 и 1 значительно превышают указанные минимальные значения.Условие компенсации сил упругости 50 сильфонов можно записать, исходя из равенства нулю моментов всех сил, приложенных к рычагу, относительно его оси вращения(4) где Ко;с и Кд.с - жесткости основного и дополнительного сильфонов. Из схемы на фиг.З очевидно, что Ь = (1 +1 ) з 1 п 3 ; (5)23,сд ----- (6)1 +1 -1 сов )2 О 2Подстановка равенства (6) в равенство (5) с учетом равенств (2) и (3)ет Ь = (1+1)3 гп ) о(К +Кд,с) (1 +1 )1(9)с, . +о гФормула (9) позволяет определитьусилие начального сжатия пружины, необходимое для компенсации сил упру-гости сильфонов, исходя из жесткостисильфонов и геометрии устройства.Подстановка в формулу (9) значения длин и жесткостей, К =К=0,5 -- , 11 = 30 мм, 1 = 60 мм,20 мм дает Рпр =375 кГ.По ГОСТ 13766-68 такое усилие можетобеспечить пружина266 из проволоки1 класса диаметром 1,2 мм. Наружныйдиаметр пружины 11,5, мм.Таким образом, по сравнению с гру.зом пружина имеет значительно меньшие габариты.Шарнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную ка:меру работает следующим образом.С помощью системы 15 вакуумирования в герметизированной камере 12создается разрежение, В результатеобразующегося перепада давлений сна"/ружи и внутри камеры 12 основнойсильфон 1 воздействует с некоторойсилой на шток 3, опуская его внутрькамеры 12. Однако дополнительныйсильфон 2, имеющий одинаковый с основным сильфоном 1 диаметр, через рычаг 4 воздействует на шток 3 с такойже силой, но в противоположномнаправлении. Таким образом, шток 3оказывается разгруженным от сил давения. Собственный вес штока 3 компенсируется противовесом 8,/30 Тираж 898 ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 3035, Москва, Ж,ПодписноеСССР го комитетаий и открытийаушская наб.,4/ ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,5 11После нагревания образца 1 системой нагрева (не показана) до задан ной температуры на активную тягу 16 испытательной машины 13 подается измерительное усилие растяжения,под воздействием которого образец 17 и связанный с ним шток 3 смещаются вниз, а рычаг 4 поворачивается на оси 5 против часовой стрелкИ. При этом основной сильфон 1 сжимается, а дополнительный сильфоМ 2 растягивается, .и оба они за счет своих сил упругости Ро.с, " Р с (фиг.3) оказывают сопротивление перемещению штока 3.Однако по мере поворота рычага 4 на некоторый угол М , а пружины 10 вокруг шарнира 11 на некоторый уголна рычаге 4 возникает крутящий мо. мент Мр=Р,р Ь, компенсирующий воз 65838 6действие сил упругости сильфонов 1 и 2. Величина Г 1 п возрастает по мере увеличения угла /3, и силы упругости сильфонов Р и Р постоянно ком пенсируются до нуля.В результате шток 3, связанный ссилоизмерителем 14, оказывается разгруженным от всех возмущающих сил и .передает на силоиэмеритель 14 без ис.1 О кажений самые малые по величине измерительные усилия.Такая конструкция механизма передачи движения в герметизированную камеру позволяет значительно повысить 15 точность измерений, а уменьшение егогабаритов за счет замены компенсирующего груза пружиной позволяет применять механизм в комплексе с малогабаритными вакуумными камерами,