Способ измерений переменной силы

- СправочТ, 2, М,3 531-532 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Вишенков А,С, Методьаттестации, поверки и иизмерительных приборов,стандартов, 1985.Испытательная техникник,/Под ред, В.В,КлюевМашиностроение, 1982, с 4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕННОЙ СИЛЫ7) Изобретение относится к силоиз 2мерительной технике и предназначено для измерения переменной силы и для градуировки динамометров в квазистатическом режиме, Цель изобретения- повышение точности, достигается тем, что при нагружении динамометра 1 к не му в заданные моменты времени прикладывают дополнительные известные силы, например, с помощью грузов 3, определяют отношения амплитуд дополнительных сил к полученным изменениям сигнала динамометра 1, усредняют полученные отношения по диапазону измерения и определяют измеряемую .силу по математической формуле. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений переменной силы и градуировки динамометров в кваэистатичес 5 ком режиме.Целью изобретения является повыше ние точности.На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа измерений переменной силы; на Фиг, 2 - вид ступенчатой Функции.й(С), описывающей изменение дополнительной силы по вре,мени, и вид функции 0(й), описывающей изменение выходного сигнала во время измерений.Устройство для осуществления способа измерений переменной силы (Фиг. 1) содержит динамометр 1, установленный на основании, силопередающую плиту 2, установленную на динамометре 1, пакеты 3 мер силы, соединенные с силопередающей плитой 2, ограничители 4 максимальных зазоров, расположенные между мерами силы, подъемное . уст ройство 5, расположенное под пакетами 3 мер силы, и регистри рующее устройство 6. Силопередающая плита 2 выполнена в виде симметричного коромысла, а пакеты 3 мер силы выполнены одинаковыми, с тем, чтобы вес мер силы прикладывался к, динамометру по его оси, исключая ; воздействие моментов силы, увели: чивающих погрешность измерений. При-мер выполнения ограничителей максимальных зазоров 4 показан на правой , стороне фиг. 1 (в разрезе). При краХ- нем нижнем положении подъемного устройства 5 меры силы в пакете 3 висят свободно, зацепившись одна эа другую .посредством ограничителей 4 максжальных зазоров, свободно размещенных в полостях, выполненных в мерах силы. Между мерами силы установлен необходимый зазор. При движении вверх подьемное устройство 5 одновременно поднимает меры силы во всех пакетах. При этом меры силы, начиная с нижней, последовательно ложатся на подъемное устройство, теряя связь с верхней частью пакета 3. При крайнем верхнем положении подъемного устройствавсе меры силы лежат на подъемном устройстве, не имея связи с силопередающей плитой 2.Подъемное устройство 5 может бить ,выполнено в виде гидравлического или винтового домкрата, при этом скорость его перемещения можно регулировать,изменяя расход насоса или число оборотов приводного двигателя.Регистрирующее устройство 6 можетбыть выполнено в виде быстродействующих датчиков наличия контактов междумерами силы, генератора меток времении запоминающего устройства. На входзапоминающего устройства подаютсяметки времени, сигналы с датчиковналичия контактов между мерами силыи выходной сигнал динамометра. Сигналс датчиков наличия контактов междумерами силы служит для определениямомента начала и конца скачка силы,действующей на динамометр, Такое регистрирующее устройство позволяетфиксировать в запоминающем устройствеизменение выходного сигнала во времяизмерений и моменты времени, в которые происходили скачки силы, амплитуды которых известны заранее (поскольку они равны весу соответствующих мерсилы). В качестве генератора метоквремени можно использовать генераторГ 3-49, в качестве запоминающего устройства - ЭВМ "Электроника", накоторой удобно производить последующие расчеты,Устройство (Фиг 1) реализует пред лагаемый способ измерений переменной силы следующим образом.Перед началом измерений фиксируют значение выходного сигнала дииамометра в отсутствие воздействия силы Б. Затем подъемное устройство 5 переводят в крайнее нижнее положение, При этом меры силы свободно висят, зацепившись одна за другую посредствомограничителей 4 максимального зазора. После этого к силопередающей плите 2прикладывают измеряемую силу Г и одновременно включают подъемное устройство 5, скорость перемещения которого устанавливают такой, чтобы за заданное время измерений Т оно подняло все меры силы, При этом регистрирующее устройство 6 фиксирует в запоминающем устройстве моменты снятия очередных мер силы и выходной сигнал 3динамометра как функцию времени 0(й).После окончания измерений в регистрирующем блоке окажется информацияо выходном сигнале 0 И) в моментахпоявления скачков силы Е(й), амплитуда которых равна весу соответствующих мер силы. При этом скачкообраз5 15ные изменения дополнительной силы будут происходить практически мгновенноПолученной измерительной информации достаточно для определения измеряемой силы на отрезке времени от 0до Т.Во время скачка ступенчатой функции Е(С) на известное значениеАК, =К(Е")-Г(Е-.),ТТгде -. и йт выбирают соответственнодо начала и после конца зафиксированного момента скачка, произойдет скачкообразное изменение выходного сигналадинамометра наТац 1=ц(й")-ц(е).При этом за время де; измеряемаясила изменится на значениеАР; 6 ЧАй;,где Ч - верхний предел диапазонаскоростей измеряемых сил.Для точного измерения реакции динамометра на скачок силы необходимовыполнение неравенства ЬГ;( ФХ т.е.ьй)А. сс . Кроме того, время Ай; доляно быть больше времени распространения упругой деформации в теле динамометра. В этом случае динамическимиэффектами можно пренебречь. При скорости распространения упругой деформации С=5000 м/с и длине динамометраЬ=0,5 м это время составит 0,5:500=(1)После того как с учетом требуемойточности измерения силы выбраны про-межутки времени Ьй;, вычисляют следующие соотношения:АЫГ Тща+Ъ фц; +2(ц(-.) -цо Д э (2)д=1,2,Игде 0 - количество скачков ступенчатой функции;а и Ь - неизвестные коэффициентыградуировочной характеристики динамометра вида 53865 6для измерений переменной силы обычно выбирают динамометры с линейнойзависимостью выходного сигнала отприложенной силы.Тогда измеряемая сила, может бытьопределена из соотношения(3) Коэффициенты а, Ь находят известньии методами конфлюэнтного анализа из соотношения (2), Как правило, вторым членом в вы.ражении (3) можно пренебречь, так как Из полученного соотношения видно, что измеряемая сила Р(й) определяется без проведения предварительной градуировки динамометра, что упрощает про" цесс измерения и повышает точность.Кроме того, в процессе измерений одновременно получают градуировочную характеристику динамометра. 20 Ф о р м у л а изобретения Способ измерений переменной силы,заключающийся в измерении выходногосигнала динамометра при отсутствии 25 нагрузки, нагружении динамометра иизмерении его выходного сигнала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности процесса нагружения в заданные фиксированные моменты времени, отсчитываемые с началанагружения, на динамометр воздействуют дополнительными силами с заданньичиамплитудами, определяют вызванныеэтими воздействиями изменения выходного сигнала динамометра, определяютотношения амплитуд дополнительнойсилы к полученным изменениям выходного сигнала в каждый фиксированныймомент времени, находят среднее ариф О метическое полученных отношений и определяют измеряемую силу из соотно- шения 45где а - среднее арифметическое отношений амплитуд дополнительнойсилы к соответствующим изменениям выходного сигнала;Й(С) -дополнительная сила;Ц(С) - выходной сигнал динамометра;Цр - выходной сигнал динамометра вотсутствие нагрузки,при этом скорость изменения дополни%тельной силы выбирают больше отношения верхнего предела диапазона скоростей изменения измеряемой силы ктребуемой погрешности измерений,ктор АЛ аксим Гос Нт СССР ент", г. Ужг ул, Гагарина, 10 оизводс но-издательский ин Ти венного 113035, 11 аа 457 Подписное митета по изобретениям и открытия сква, Ж, Раушская наб., д. 4/5