Устройство для измерения динамической нагрузки

Союз СоветскихСоциалист нческнхреспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЛВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11684344(22) Заявлено 22. 3,1.77 (21) 2545905/18-10с ярисоединением заявки Ря(23) П риоритетОпубликовано 05.09.79. Бюллетень М 33Дата опубликования описания 08.09.79 51)М. Кл. 601 ( У 16 всфврстэаххьй ВФнВтат СССР ав декам взабратанхк в аткритхк(088. 8) 2) Авторы изобретения П. Христофоров, А. А. Игнатов Ленина институт физики Земт 7) Заявитель) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИНАГРУЗКИ вод воз Изобретение относится к области измерительной техники, а именно кустройствам для измерения импульса силы, давлення н других динамических нагрузок, возникающих, прн воздействии на преграду5 лазерного нэлучення, ударных волн атн мошного потока электронов,Известно снлонзмернтельное устройство, содержащее юнсольную балку, под промежуточной опорой которой расположен0 пьезоэлектрический преобразователь, деформацнн 11. Недостатюм его является большая зависимость выходного сигнала от места приложения нзмеряемой нагрузки.Известен также динамометр, содержащий15 цатнндрнческнй корпус, сатоприемный элемент, упругий элемент, выполненный в виде несколькнх консольных балок, расположенных в радиальной плоскости под одинаковымн углами одна к другой н прнкрепленных одними юнцами к корпусу, а другнмн к снлопрнемному элементу, тензопреобразователн н промежуточные опоры 2. В нем, благодаря напнчнто нескольких симметрично расположенных относительно осн устройства чувствительных элементов, нзмененне места прнложення нагрузки приводит к ее перераспределению между чувствительными элементами, Суммарная же велнчнна, измеряемая всеми тензопреобразователямн, не ттзменяется. Это нскпючает погрешность измерения, обусловленную внецентренностью приложения нагрузкн. Однако прн нзмененнн теьптературы окружающей среды в консолькых балках, вследствие нх жестюго креппення, возникают термоупругне деформации, что приводит к нх искривлению. Это обуславливает погрешность измерения н ухудшает взаимную юмпенсацню нх паразнтных юпебаний в случае внецентренностн прнло ження измеряемой нагрузки. Кроме того, произвольное, хотя н одинаковое, расположение промежуточных опор в нэвесяом дннамометре обуславливает высокие требования к точности нх установки, что принт также к погрешности измерения,ннкаюшей в результате неизбежного3 6 84344технолоГического разброса мест ю уста- Так как консольные балки со стороныновки, и усложняет технологию изготов- силоприемного элемента имеют возможность осевого перемещения, то при изЦелью изобретения являеъ:я повышение менении температуры окружаюпей средыточности измерения, Зга цель достигает 5 в них не возникают термоупругие дефортем, что консольные балки силоизмери- мации, что исключает погрешность изметельного устройства прикреплены к сило- рения, обусловленную, изменением темпеприемному элементу с возможностью их ратуры,перемещения вдопь продольной оси, а рас При принятых условиях крепления конположение промежуточных опор определено 10 сольных балок зависимость силы, действующей на промежуточную опору, от места ее расположения с учетом податливося 3 ти опоры определяется выражениемг ГР15 Ягде О - расстояние от жестю укреплен- ЗБКОГО конца балки дО промежуточсной Опоры, где Г - сида, действующая на силопри 6 - длина бзлки; емный элемент.- жесткость опоры; Зга зависимость имеет максимум в точке2 Ои Дмодуль Юнга и момент инерции б ф 6 Е 3балки. 6 ФРНа фиг. 3 показан разрез по Б-Б на В окрестности этой точки сила В нрактиФиг. 2; на фиг 2 - разрез то Л-А на чески не зависит от величины, - "фИГ. 1. Следовательно, при расположении нроУстройство состоит из юрпуса Х, си- межуточных опор с тензопреобразователялоприемного элемента 2, диска 3, упру= ми в окрестности этой точки погрешностьгого элмлента,. выполненного в виде кон- измерения, обусловленная разбросом местсольньи балок 4 с промежуточными опо их расположения, существенно уменьшаетрами 5 под которы 1 ли установлены пьезо- ЭО ся, Кроме того, это повышает чувствителеле(ТРРч- сне те зопр 3 образовуРели 6 ность устройства и его технологичносп.Опорное кольцо . консОльных Оапок кров Результаты сравнительных испытанийпится к корпусу 1 накиднОЙ гайкОЙ 8. опытных образцов устройств показали,Консольные быки 4 прикреплены к сило- что основная погрешность описываемогоприемному элементу 2 посредством диска з 5 устройства и его погрешность при изме 3 с Ооеспечением возможности цх Осево-" нении температуры окружающей среды дого перемещения, а промежуточные опоры 50 С в 3 раза меньше, чем соответсъ 5 расположены так, что выполняется со" вующие погрешности известного устройотношение (1,ства.Измеряемая динамическая нагрузка,действующая на силоприемный элемент 2,ВОзбуждает упругие изгибные юпебання Формула изобретенияконсольных балок 4 с частотой, определяемой их жестюс ь:О и массой сино= Устройство для измерения динамичесприемного элемента 2. Зти колебания 4 кой нагрузки, содержащее цилиндрическийпередаются пьезоэлементами через пром - корпус, силоприемный элемент, упругийжуточные опоры 5. На обкладках пьезо= элемент, выполненный в виде несколькихэлементов 6 возникает заряд, изменякк- юнсольных балок, расположенных в рашийся с частотой колебаний упру ОЙ сис диальной плосюсти под Одинаковыми угтемы. нами одна к другой и прикрепленных одАмплитуда сигнала пропорциональна ними концами жестю к корпусу, а другиимпульсу нагрузки, если ее длительность ми к силоприемному элементу, и тензомеиьше четверти периода колебаний уп- греобразователи, установленные под ихругай системы, и силе, если длитепьносчь промежуточными опорами, о т л и ч а внаГрузки значительно его превосходит.55ш е е с я тем, что, с целью и ыю повышенияЭтот сигнал регистрируется известными точности измерения, юнсольные балкиспособами, напримерс помошь 10 осципло- прикреплены к силоприемному элементуГрафа. с возможностью их перемещения вдольпродольной оси, а расположение промежуточных опор определено соотношением с Э 6 ЕДе кеб - расстояние от жестко прикрепленного конца балки до промежуточной опоры- длина балки; где 684344х жесткость ОпорыреЕи 3- модуль Юнга и ьюмент инерциибалки.Источники информации, принятые во5 внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 368504, кл, 6 01 М 13/04, 1973,2. Авторское свидетельство СССРМ 459699, кл. 6 01 1 9/06, 1975.684344 6272/32 Тираж 1090 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб д, 1130 ППП "Патент", г, Ужгород, ул кажная,Составитель И,вор Л, Тюрина Техред, М. Петк Корректор Г. НазароваПодписное СССР