Способ изменения характеристики гидравлического динамометра

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРеспУБЛик 39 01 1 7/06,51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ 2 44 5 иихф(54) СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГМЕТРА(57) Изобретение относится к и АРАКТЕ РИДИ НАМОительнои 215/Г(56) Патент Великобританкл, О 01 О 5/04, 1977,Патент ПНР М 11816кл. О 01 1 1/04, 1980. технике и может быть использовано при создании прецизионных гидравлических динамометров с упругим элементом в виде сильфона. Сущность изобретения: в основе способа лежат определение нелинейности динамометра, как относительного изменения его эффективной площади, и воздействие измеряемым усилием на гофры 2 упругого элемента для коррекции этого изменения с помощью жестких колец 2, помещаемых между гофрами, Приведены выражения для определения параметров этих колец. 1 и. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных гидравлических динамометров с упругим элементом в виде сил ьфона.В основе способа лежит определение нелинейности выходной характеристики динамометра как относительного изменения его эффективной площади и воздействие измеряемым усилием на гофры упругого элемента для коррекции этого изменения.Известны конструкции гидравлических динамометров с использованием сильфонав и направляющими штоками, как правило, внешними по отношению к рабочей полости динамометра (патент Великобритании М. 1494495, 0 01 6 5/04, 1977), В них не предусмотрены элементы воздействия на гофры упругого элемента, так что выходные характеристики динамометра определяются эластичностью и устойчивостью самого сильфона, Этим объясняются сравнительно небольшой (в десятки раз меньше прочностных свойств материала сильфона) диапазон развиваемых давлений и высокая (до нескольких процентов) нелинейность показаний,Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту - прототипом - является конструкция динамометра с использованием сильфона, работающего на сжатие, во внутреннюю полость которого введен несжимаемый шток, а с наружной стороны в промежутках между гофрами установленн ы жесткие кол ьца (патент П Н Р М 118160, 0 01 1 1/04, 1980). Через гофры упругого элемента кольца связаны с точками приложения силы, под действием которой они имеют возможность свободно перемещаться вдоль оси сильфона по мере его нагружения,Наличие колец ведет к упрочению гофров и расширению диапазона измеряемых усилий. Однако размеры этих колец не контролируются и никак не оговариваются, так что их влияние на выходную характеристику динамометра не поддается определению.Цель изобретения - линеаризация (нелинейность может доходить до нескольких сотыхдолей процента) выходной характеристики гидравлического динамометра с упругим элементом в виде сильфона и с внутренним штоком.Указанная цель реализована в способе, заключающемся в установке между гофрами сильфона жестких плоских колец (плоские кольца наилучшим образом отвечают профилю предлагаемых к применению сильфонов ГОСТ 21482-76 и ГОСТ 21744 - 83), отличающемся тем, что перед установ кой конец определяют их толщину 11 из соотношения с = сг - 4 д,5причем ф определяют исходя из заданных пределов изменения Л Е/Е эффективной площади Е динамометра; А ЬЕ/Е фд(1 - э/Е)Й,10 0где т - расстояние между гофрами,Я и э - максимальная и минимальная площади сечения сильфона,1 - шаг гофров,у - коэффициент сжимаемости жидкости,Р - рабочий диапазон по давлению, Ч - полный объем жидкости в динамо- метре,Еш - площадь сечения внутреннего штока в области гофров(если его нет,то Е=О),и - число гофров,На фиг, 1 представлена часть конструкции динамометра, где приняты следующие обозначения; 1 - сильфон; 2 - кольца (для удобства размещения кольца выполняются разрезными, поскольку не несут радиальной нагрузки); 3 - внутренйий шток,Из определения эффективной площади как отношения внутреннего объема Ч, приходящегося на один гофр сильфона, к его шагу т: 40 Ч Е= - =где а - ширина гофрапри сообщении гофру перемещения д т, следуют два выражения для изменения эффективной площади;(ЛЕ/Е) = - , (1 - э/Е - ДЧ/Ед) и (г) д 50 Д (ЛЕГЕ) = -- (Я/Е - 1 - ЛЬ/Едг), (3) первое из которых получено исходя из предположения об уменьшении расстояния меж ду гофрами, а второе - из предположения обуменьшении ширины гофра, Поскольку ЛЧ 1 0 и ЬЧ 2 0 - реальныеобъемы, возникающие вследствие непараллельного смещения стенок гофра при его деформации, то выражения (2) и (3) можно записатьв виде неравенств:(5) Если в промежутки между гофрами по местить кольца, толщина которых 11 меньше расстояния 12 между гофрами на величинудп так чтобы на начальном участке деформации, т.е. до значения д 1 =фд, они позволили бы гофру вести себя в соответствии 15 с его свойствами, то накопленная при этом нелинейность согласно выражению (4) бу- детТаким образом, правые части неравенств (6) и (7) представляют соответственно верхние (положительные) и нижние (отрицательные значения возможных изменений эффективной площади с тем замечанием, что для тех значений , для которых правая часть выражения (7) положительна, в силу того, что по определению(ЛЕ/Е) =0 Р=О в качестве нижнего предела А следует брать- (1 - ф)д(з/г - 1)/1 + 4 д (1 - з/Р)/1 50А= в 1 п ОПри этом не учтены многие эффекты (например, эффект пластичности материала сильфона), вклад которых может быть сравним с величиной проектируемой нелинейности, что ведет к ее искажению, Чтобы это учесть, вводят необходимую коррекцию, для чего поступают следующим образом; кольца,Здесь 0ф1 - степень свободы гофра, а дп - максимальный ход гофра при условии Е = сопзт,При дальнейшем нагружении ди намометра, т,е. при перемещениях дп дг (1 - Ядп в соответствии с (5) происходит компенсация накопленной нелинейности на величину изготовленные в соответствии с требованием11 = тг Апразмещают между гофрами сильфона, определяют нелинейность выходной характеристики динамометра и в случае ее несоответствия заданной определяют величину "В" - максимальное положительное значение величины Л Е/Е, после чего окончательно определяют необходимую толщину кольца из соотношеният 1 = 12 - афдп,где а =дп, (1 - з/Е) ЙВ.Изобретение реализовано в конструкции динамометра, представленного на фиг.2, на котором приняты следующие обозначения:1 - сильфон; 2 - кольца; 3 - внутренний шток; 4 - фланцы; 5 - винты; 6 и 11 - накладные крышки, 7 и 10 - внутренние вкладыши;8 -технологические кольца; 9 - уплотнения;12 - внешний манометр,Фланцы 4 приварены к сильфону 1 с помощью технологических колец 8, необходимых по технологии сварки тонкостенных и массивных деталей, Объем рабочей полости динамометра по обеим сторонам закрыт накладными крышками 6 и 11 и герметизирован с помощью неподвижных уплотнений 9, зажимаемых винтами 5, Шток 3, расположенный внутри рабочей полости, имеет вид катушки с осевым отверстием и пазами по образующим щек для лучшего сообщения между частями рабочей полости, Он играет роль направляющего, Своим наибольшим диаметром шток вписывается во внутренний диаметр технологических колец с зазором, обеспечивающим свободное поступательное движение фланцев друг относительно друга. Внутри полости расположены вкладыши 7 и 10 для уменьшения объема жидкости вне гофрированной части динамометра и тем самым для дополнительного повышения точности и линейности его показаний. С наружной стороны сильфона между гофрами расположены разрезные кольца 2.При подаче на торцы динамометра сжимающего усилия 0 происходит изменение высоты гофрированной части сильфона, в результате чего поднимается гидростатическое давление, контролируемое внешним манометром 12.Формула изобретения Способ изменения характеристики гидравлического динамометра с упругим эле.г оставитель Ю.Трубкихред М.Моргентал Корректор С Лисина ячева акто каз 3451 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ментом в виде сильфона и с внутренним штоком, путем установки между гофрами сил ьфона жестких плоских колец, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью линеаризации выходной характеристики, перпед установкой колец определяют их толщину 11 из со- отношения причем фопределяется исходя из заданных пределов изменения Л Р/Е из соотношений Ая - Р,1-т); 1,:где т 2 - расстояние между гофрами;Е - эффективная площадь сильфона; Е - допустимое изменение эффективной площади сильфона;Я, з - максимальная и минимальная площади сечения сильфона; т - шаг гофров,Н - коэффициент сжимаемости гофров;Р - рабочий диапазон по давлению;Ч - полный обьем жидкости в динамо 5 метре,Еш - площадь сечения внутреннего направляющего штока в области гофров;п - число гофров,затем после пробного размещения колец10 между гофрами определяют нелинейностьвыходной характеристики динамометра и вслучае ее несоответствия заданной определяют величину В - максимальное положительное значение величины Ь Е/Е, после15 чего окончательно определяют необходимую толщину т кольца иэ соотношения