Преобразователь линейных перемещений

СОГОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) и ) 5 6 01 В 5/02, 7/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР( )ОПИСАНИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л. М 7е "Московский электраламНаучно-исследовательский огии и организации произлейА,М,Ростовцев, Ю.Ц,Куниноввидетельство СССР 01 В 5/02, 1979.ОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕли- вам е относится к техник ний, а именно к средс линейных перемеще ения является расшир рения. Поставленнаянии. ение цель Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам для измерения линейных перемещений, имеющих выход в виде электрического сигнала,Известны широкодиапазонные измерительные преобразователи линейных перемещений, содержащие корпус, подвижное звено с клиновой передачей и узкопредельный измерительный преобразователь, у которого направляющие подвижного звена выполнены коаксиальными корпусу узкопредельного первичного преобразователя, подвижное звено - в виде втулки с внутренней конической поверхностью, а узкопредельным преобразователем является механотрон.Основным недосзователя являются с таткам этого преобраложность конструкции(21) 4910553/28 (22) 11,02.91 (46) 23,02.93, Бю (71) Объединени повый завод" и институт технол водства двигате (72) Г,С.Берлин, ков и А.И.Трифо (56) Авторское с М 848967, кл. 6 (54) ПРЕОБРАЗ РЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретени нейных измере для измерения Целью изобрет диапазона изме достигается тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым под острым углом к оси, а подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф, равный 60-980, оси изогнутого штыря механотрона и измеритель- нога наконечника лежат в одной плоскости, являющейся плоскостью симметрии призмы, а плоскость, проходящая через ребра призмы, перпендикулярна оси измерительного наконечника. При этом ось штыря механотрона может быть прямолинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соответствии с требуемым законом преобразования, 3 ил. и пониженная точность в динамических условиях эксплуатации из-за большой массыподвижного звена,Поставленная цель достигается тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым, подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф, равный 60 - 900, оси изогнутого штыря механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости, являющейся плоскостью симметрии призмы, а плоскость, проходящая через ребра призмы, перпендикулярна оси измерительного наконечника. При этом ось штыря механотрона может быть прямолинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соответствии с требуемым законом преобразования.На фиг.1 схематично изображена конструкция преобразователя; на фиг.2 - призма,вид; на фиг.3 - расчетная схема функционирования преобразователя.Преобразователь линейных перемещений состоит из корпуса 1, подвижного звенав виде стержня 2 с измерительным наконечником 3 и призмы 4. крепежной втулки 5,жестко соединенной с корпусом 1, механотрона 6 со штырем 7 и мембраной 8, закрепленного соосно корпусу 1 в кольце втулки 5.Штырь 7 выполнен изогнутым в плоскости наибольшей чувствительности механотрона так, что его ось с продольной осьюмеханотрона образует угол Оо в начальном положении подвижного звена, В рабочем состоянии штырь 7 отклонен от. продольной оси механотрона на уголО= Оо+рПри выборе угла Оо следует учитывать, что чем меньше этот угол, тем болееширокий диапазон измеряемых перемещений обеспечивается преобразователем,Следует отметить, что выбирать этот уголболее 10 не целесообразно, т,к, при этомсущественного расширения диапазона измерений не обеспечивается, Поэтому этотугол целесообразно выбирать в диапазоне0 - 10 о, На части измерительного стержня 2,выступающей за корпус 1, установлена пружина 9, создающая вместе с силой веса подвижного звена усилие, с которымизмерительный наконечник 3 воздействуетна измеряемую деталь 10, базируемую наосновании 11, жестко связанная с корпусом1,Предлагаемый преобразователь работает следующим образом,При перемещении измерительногостержня 2, обусловленном измерением детали 10, происходит отклонение штыря 7механотрона на угол , Это отклонениештыря преобразуется в выходной электрический сигнал механотронной измерительной системы,Функциональная зависимость междууглом ф отклонения штыря 7 от его начального положения, определяемого углом О о,и перемещением х измерительного стержня2 может быть установлена в соответствии сфиг,3.Как видно иэ фиг.3, в треугольнике ОВЕугол ВОЕ - прямой, а угол ВЕО равен О,так что ОВ" ВЕзи О= ВЕ зп(О +Д ) = =Ь хз.(ЕЬ Р) (1)С другой стороны, в треугольнике ОВО. прямым является угол ООВ, а угол ООВ равен ф, так что 5 ОВ = ОВ 3 и В= ОА зи соз ",зи соз - о(2) 10 где Н - начальное расстояние ребер призмыот упругого центра мембраны 8 механотрона 6.Из равенства левых частей выражений 15(1) и (2) следует, что Лхзи( Оо+ Р )=Нсоз " о . 20 илиЬх(зи О соз ф +созОо щр )= =Н 19 ф . (3) Разделив левую и правую части формулы (3) на соз,В, получаем: Ь х (3 и О о + соз О о щ В,) = =Н30 или Ьх (зи О, соз О, + соз 2 Оотг/3 )"35 Отсюда после преобразования получа- ем 40 л Ьхзи Оо соз Оо19-Н - х соз Оо или, полагая Х = Ь Х, имеем т 9 ров х 3 и О осоз О о Н х соз Оо х зи О, соз Оо55 Н - х соз Оо(4) Используя выражение (4), можно рассчитывать. что при угле О о = 1 и расстоянии Н призмы 4 (фиг,1) от упругого центра мембраны механотрона, равном 30 мм,Учитывая малость угла ф( 3 55 ),50 получаем, что угол ф отклонения штыря 7 механотрона 6 связан с перемещением х йзмерительного стержня 2 зависимостью1796864 пределы измерения преобразователя враэ превосходит пределы измерения механотрона и могут достигать - 40 мм (если в качестве механотрона испольэовать серийный механотрон типа 6 МХ 5 С с диапазоном измерений 1 мм). Ребра призмы 4, контактирующие со штырем 7, образуют угол Ф = 60,90 О. При угле Ф ( 60 возникает опасность заклинивания штыря 7 в призме 4, а при Ф90 возникает неопределенность базирования штыря 7 в призме 4, т.к. начинает сказываться технологически обусловленные уводы оси штыря 7 и динамические воздействия на формула изобретенияПреобразователь линейных перемещений, содержащий корпус, размещенный в нем механотрон, связанный с механотроном стержень и измерительный наконечник, взаимодействующий со стержнем, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения мехапреобразователь в плоскости, перпендикулярной плоскости механотрона 6.Выше рассмотрен преобразователь, вкотором ост изогнутого штыря механотрона 5 прямолинейна. Однако для расширенияфункциональных возможностей осьизогнутого штыря может иметь форму плоской кривой, соответствующей требуемому закона преобразования, причем зта кривая должна 10 располагаться в плоскости наибольшей чувствительности механотронаРасширение диапазона измерений впредлагаемом и реобразователей сочетается с простотой конструкции и сохранением 15 точности измерений в динамических условиях эксплуатации,нотрон соединен с корпусом посредством 20 мембраны, стержень расположен под острым углом к оси механотрона, преобразователь снабжен размещенной на измерительном наконечнике призмой, а оси стержня и измерительного наконечника 25 расположены в плоскости симметрии приэ1796864 аказ 641 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035; Москва, Ж, Раушская наб., 4/5