Устройство для измерения сил

011 435463 Союз Советских Социалистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 05,07,7Дата опубликования сударственнын квинтеоввта Министров СССРпо делам изобретенийн открытий 53) УДК 531,781(088,8) ллетень2 ания 03.12.7 72) Авторы изобретения М. И. Столбун и П. П, Сизыхменский индустриальный инсти(54) УСТРОЙСТВО МЕРЕН И сится к силоизмерительной ыть использовано для изких сил и авлений в шиИзобретение отнотехнике и может бмерения механичес дроком диапазоне,Известные устройства для измерения сил,содержащие опорную плиту с призмами, накоторых установлен динамометр, выполненный в виде разрезной скобы с грузоприемными опорным плечами, во внутренней полости которой расположен магнитоупругий преобразователь, а на грузоприемном плече в силопередающий механизм, имеют нелинейность ивременную нестабильность характеристики.Предлагаемое устройство повышает точностьв силу того, что оно снабжено приспособлением для изменения коэффициента передачи нагрузки на динамометр при постоянном значении измеряемой силы, включающим две различные по высоте опорные призмы, установленные на продольной оси динамометра ивзаимодействующие поочередно с силопередающим механизмом, выполненным в виде двуплечего рычага, короткое плечо которого связано с динамометром, а длинное - содержитпяту и толкатель с приводом для поочередного взаимодействия толкателя и пяты с соответствующей из вышеуказанных опорныхпризм.На фиг. бщий вид;на фиг. 2 иг. 1; на фиг. 3 - в р Р ометр а.Устройство содержит динамометр, корпус 1которого выполнен в виде скобы с грузоприемным и опорным плечами. Во внутренней полости скобы установлен магнитоупругий преобразователь 2 трансформаторного типа, закрепленный при помощи прижимного устройства, состоящего из накладки 3, шарика 4 и винта 10 5. Скоба находится на двух призматическихопорах 6 и 7. Одна из этих призм расположена соосно с преобразователем и жестко связана с опорной плитой 8, Другая призма выполнена самоустанавливающейся и смонти рована в опорной плите. Грузоприемное плечоскобы имеет ряд поперечных канавок треугольного профиля, в одной из которых устанавливается призма 9 силопередающего элемента 10. Короткое плечо силопередающего 20 элемента снабжено грузоприемной призмой11, а длинное плечо - плоской пятой 12, Последняя выполнена с приспособлением для изменения коэффициента передачи нагрузки на динамометр при постоянном значении измеряе мой силы. Это приспособление имеет двесамоустанавливающиеся под нагрузкой опорные призмы 13 и 14, толкатель 15 с плоской пятой и электромеханический провод. Указанные призмы установлены в опорной плите с 30 некоторым постоянным шагом /=в - с, где в 1 показано устройство, о - разрез по А - А на ф ыходная ха акте истика динав435463 4щего элемента ложится на призму 13. Скоба динамометра при этом воспринимаета+Оа на выходе преобразователя появляется сигнал 7 гТретье измерение отличается от второго тем, что к динамометру прикладывается еще и эталонная нагрузка Р,. Таким образом, во время третьего измерения скоба воспринимает усилие Рг=Кг(РП+Рэ), а на выходе преобразователя появляется сигнал Е/зНа фиг. 3 показана зависимость выходного напряжения У, преобразователя от силы Р, действующей на скобу.В результате выполненных трех измерений получают систему уравнений с тремя неизвест- ными 25 30 35 40 45 50 Р г - 1 РэКг и - г - г (Кг - К) 55 60 65 3и с - расстояния от грузоприемной призмы 11 соответственно до опорной призмы 13 и призмы 14.Элемент 10 в процессе измерения опирается через пяту или на призму 13, или на призму 14. Переключение осуществляется с помощью олкателя 15, приводимого . исполнительным механизмом 16 через кулисно-эксцентриковый механизм, который содержит эксцентрик 17, заключенный в кулисной рамке 18. Эксцентрик жестко сидит на валу исполнительного механизма, а кулисная рамка выполнена на конце штока толкателя. Шток имеет возможность поступательного перемещения вдоль своей оси относительно пяты силопередающего элемента.Устройство настраивается и работает следующим образом,Измеряемое усилие Рдействует на динамо- метр через призму 11, Силопередающий механизм распределяет усилие таким образом, что основная часть его воспринимается скобой, ,а меньшая часть - призмой 13 (или 14). В зависимости от требуемого диапазона измерения производят грубую регулировку устройства, Для этого силопередающий элемент передвигают вдоль продольной оси динамо- метра и последовательно устанавливают призму 9 в одну из поперечных канавок. Затем приступают к тонкой регулировке чувствительности устройства при различных коэффициенгах передачиКа+с а+6 где а - длина короткого плеча силопередающего элемента.Тонкую регулировку устройства с коэффициентом К 1 производят перемещением опорной призмы 14 вдоль продольной оси динамо- метра с помощью резьбовой тяги 19, При этом толкатель находится в крайнем нижнем положении и взаимодействует с призмой 14, а между лезвием призмы 13 и плоскостью пяты 12 имеется зазор.Аналогичным образом производят регулировку и при коэффициенте передачи К,. При этом перемещают призму 13, которая уже взаимодействует с пятой 12, а толкатель переведен в крайнее верхнее положение и не касается лезвия призмы 14.Процесс измерения состоит из трех этапов.Первое измерение осуществляют при Кь Толкатель при этом находится в крайнем нижнем положении и опирается на призму 14, а скоба динамометра воспринимает усилиеа+с что соответствует сигналу У, на выходе магнитоупругого преобразователя.Второе измерение осуществляют при Кг. Для этого толкатель перемещается в крайнее верхнее положение, а пята силопередаю 5 10 15 20У,.= а(Р, )К, Р+ (Р, ), СУ, = а(Р, 1) К, Р+(Р, ),г - (Р )Кг(Рн+Р )+ (Р ) В приведенной системе уравнений параметры а(Р, 1) и Р(Р, Ц принимаются, постоянными, т. е. с достаточной степенью точности можно считать, что при соответствующем выборе величин Р К 1 и Кг чувствительность устройства в диапазоне измерений усилий, дей. ствующих на скобу от Р 1=К,Рдо Р,= =Кг(Р 1 г+Р,) будет постоянной.На фиг, 3 показана прямая 1 - 3, идущая под углом р к оси абсцисс, Тогда параметр а(Р, 1) соответствует 1 рр, а параметр Р(Р, 1) - начальному напряжению динамометра с прямолинейной градуировочной характеристикой (прямая 1 - 3) в данной точке диапазона измерения,При достаточном быстродействии силоизмерительного устройства можно предположить, что параметры а(Р,1) и р(РД не успевают сколько-либо значительно измениться за время, необходимое для проведения трех измерений.Тогда решение системы уравнений относительно величины измеряемого усилия Рбудет иметь вид Анализ этого выражения показывает, что погрешность измерения не зависит ни от нелинейности выходной характеристики динамо- метра, ни от дрейфа начального напряжения, ни от временной нестабильности его чувствительности., Поскольку значения величин Р К 1 и Кг могут быть определены с любой степенью точности, то можно предположить, что предлагаемым устройством можно производить измерения с погрешностью менее 0,17 О от значения измеряемой величины силы.Устройство для измерения сил, содержащее опорную плиту с призмами, на которых установлен динамометр, выполненный в виде разрезной скобы с грузоприемным и опорным плечами, во внутренней полости которой расположен магнитоупругий преобразователь, а на грузоприемном плече - силопередающий механизм, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено приспособлением для изменения коэффициента передачи нагрузки на динамометр при постоянном значении измеряемой силы, включающим две различные по высоте опорные призмы, установленные на плите вдоль продольной 5 оси динамометра и взаимодействующие поочередно с силопередающим механизмом, выполненным в виде двуплечего рычага, короткое плечо которого связано с динамометром, а длинное - содержит пяту и толкатель с при водом для поочередногО взаимодействия толкателя и пяты с соответствующей из вышеуказанных опорных призм,435463 ставитель В. ГерасимоваТехред Н. Куклина Николаева , Корогод ректоры: А каз 3211 одписно 1 И ипография, пр. Сапунов Редактор О. Филиппов Изд.969 осударствеппого коцит по делам изобретен Москва, )К, Раув