Динамометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 110379 (21) 2734326/18-10 с присоединением заявки М 51)м, кл З 011. 1 сударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,отверстиями,тельный элеее близким к изобрете р, содержащ аполненный льный элем торце корп олый стерже через чувНаиболсущностидинамомекорпус,чувствитна одномдающий и т нт, са, ь с тви занны Изобретение относится к силоизме рительной технике.Известен динамометр, содержащий силовой полый корпус, внутри которого расположен чувствительный элемент с тензопреобразователями, закрепленный на одном торце силового корпу,са,.и силопередающий стержень, связывающий чувствительный элемент с другим торцом силового корпуса 11,Недостаток такого динамометра заключается в том, что стабильность и, следовательно, точность показаний в значительной степени зависят от распределения температур на элементах его конструкции и от времени до наступления равновесия температур элементов или до достижения установившегося процесса теплообмена между элементами конструкции динамометра.по мент с другим торцом силового корпуса 21,Однако точность измерений данногодинамометра невысокая, так как недостигается выравнивание температур,между элементами динамометра.Цель изобретения - повышение точности измерения усилий за счет циркуляционного теплообмена между элементами динамометра.Указанная цель достигается засчет того, что силопередающий стержень снабжен поршнем, а чувствительный элемент изолирован от полостикорпуса мембраной, причем в поршневыполнены отверстия, а в них и вполости стержня установлены обратныеклапаны.На чертеже представлен динамометробщий вид, разрез,динамометр состоит из полого силового корпуса 1, в который ввинченыпроушины 2 для приложения измеряемой силы, упругого чувствительногоэлемента 3, закрепленного на одномторце силового корпуса 1 силопередающего стержня 4, соединяющего элемент3 с другим торцом силового корпуса 1гибкой мембраны 5, отделяющей элемент 3 от полой части силового корпуса 1 и устройства, обозначенногообщей 1 поэицией 6обеспечивающегоциркуляцию теплопроводной среды 7внутри силового корпуса 1 и силопередающего стержня 4,Чувствительный элемент 3, выпол ненный в виде балочки с наклееннымина нее тензорезисторами 8 и закрепленный на выступе 9 одного из торцов силового корпуса 1, соединенчерез болт 10 с ушком 11, навинченным на наружную понерхность силопередающего стержня 4, на торце которого установлено уплотнение 12,На фланцевую часть ушка 11 установлена гибкая мембрана 5, котораяприжимается с помощью фланценойгайки 13, также навинченной на ушко. По, наружному контуру гибкаямембрана крепится к другой стороневыступа 9 и прижимается кольцом 14,отделяя таким образом элемент 3от полой части корпуса 1, заполненной теплопередающей средой 7с высоким коэффициентом теплопроводности,Силопередающий стержень 4 состоитиэ фланца 15, запрессованного вдругой выступ 16 силового корпуса 1полого стержня 17, соединяющегофланец через ушко 11 с элементом 3,и поршня 18, расположенного в средней части стержня 17 и разделяющегополую часть силового корпуса 1 надве герметичные полости 19 и 20.Герметизация полостей 19 и 20обеспечинается гибкой мембраной 5,уплотнительными кольцами 21 на порш.не 18, скользящего по внутреннейповерхности силового корпуса 1, иуплотнением 22 с заглушкой 23,через которую заливается теплопроводящая среда 7. С одной стороныпоршня 18 на полом стержне 17 выполнены радиальные отверстия 24,сообщающие полость 19 с одной полостью 25 стержня 17, а с другойотверстия 26, сообщающие другуюполость 27, стержня 17 с полостью29, Выполнение стержня 17 полым сотверстиями 24 и заполнение полостей19, 20, 25 и 27 теплопроводящейюсредой 7 позволяет сократить времяуравновешивания температур деталейдинамометра. Для более существенногоуменьшения времени стабилизациитемператур и следовательно, улучшения стабильности показаний динамометра но времени при его работединамометр снабжен устройством,обозначенным общей позицией б,обеспечивающим принудительную циркуляцию теплопроводящей среды 7 и работающим от деформации силового корпуса 1 при нагружении динамометра,Устройство б может быть выполнено в виде обратных клапанов 28 и29, один иэ которых установлен вполости 27, а два других 29 на поверхности поршня 18. Клапан 28 состоит из собственно клапана 30, опирающегося на кромках на выступ 31 в полости 27 стержня 17 и подпружиненного пружиной 32Дна другихклапана 29 имеют такую же конструкцию и размещены против сквозныхотверстий 33, сообщающих полости29 и 20 силоного корпуса 1. Клапаны 29 размещены н корпусах 34, закрепленных на порщне 18 и снабженных отверстиями 35, расположеннымис другой стороны собственно клапана30,Динамометр работает следующимобразом,15 При приложении растягивающей нагрузки Р к проушинам 2 происхоцигудлинение корпуса 1 на величинуЬ 6 ,т.е, один торец с выступом16 силового корпуса 1 удаляется отдругого торца с выступом 9, на котором закреплен чувствительный элемент 3, также на величину Л 1,Так как один конец силопередающего стержня 4 своим фланцем 15жестко соединен с выступом 16, адругим связан с чувствительным элементом 3 при длине стержня 17, остающейся практически постоянной вследствие незначительной по сравнениюс силовым корпусом 1 жесткости элемента 3, то происходит деформиронание последнего, т,е. он получаетпрогиб, приблизительно равный удлинению КВследствие этого в элементе 3 возникают напряжения, пропорционально которым тензорезисторы8 выдают сигнал, соответствующийприкладываемэму усилию Р. При этомвследствие того,что жесткость гибкоймембраны 5 в направлении деформацийнезначительна, она практическине влияет на показания тензорезисторон 8, Так как силовой корпус 1 работает в упругой зоне, то при снятии нагрузки Р до 0 он возвращаетсяв исходное положение, т,е, перемещение Ь = О, и соответственно, сигнал от тензорезисторов 8 такжеравен О,При приложении нагрузки сжатияпроисходит обратное взаимодействиечувствительного 3 и силопередающего4 элементов, мембраны 5 и силовогокорпуса 1. Процесс теплообмена вдинамаметре при изменении температуры окружающей среды и при неработающем динамометре происходит такимобразом, что если динамометр не работает, то давление теплопроводящейсреды 7 но всех полостях 19, 20,25 и 27 одинаково, а при работающемдинамометре для измерения динамических нагрузок, прикладываемыхс вы:окой частотой, происходит нагрев силового корпуса 1 вследствиеего. циклического деформирования,тогда как нагрев силопередающего838441 5 20 25 ЗО формула изобретения 35 40 обратные клапаны. 50 стержня 4 происходит медпеннее,Для ускорения процесса теплообменадинамометр снабжен устройством 6,обеспечивающим принудительную циркуляцию среды 7 между полостями 19 и25 и полостями 20 и 27 и работающимв результате изменения давления в .указанных полостях при циклическомдеформировании силового корпуса 1. При измерении растягивающей нагрузки, изменяющейся по пульсирую 1 щему циклу, корпус 1 получает циклически изменяющееся удлинение Ь, на величину которого перемещается точка крепления стержня 17 к элементу 3, и следовательно, поршень 18. Вследствие того, что торец с выступом 16 и поршень 18 перемещаются одинаково, то давление в полостях 19 и 25 остается постоянным и равным исходному давлению, а в полостях 20 и 27 понижается, так. как их объем увеличивается пропорционально удлинению Ь 3, на которое перемещается поршень 18, т.е. давление в полостях 19 и 15 больше, чем в полостях 20 и 27. Поэтому под действием давления в полости 25 открывается клапан 28, и среда 7. перемещается из полостей 19 и 25 в полость 27 и далее через отверстие 26 в полость 20 до тех пор,пока давление в полостях не уравновесится. При этом клапан 28 под дей-. ствием пружин 32 и давления в полостях 19 и 25 остается закрытым, предотвращая перетекание среды 7 через этбт клапан. При уменьшении растягивающей нагрузки до 0 происходит повышение давления в полостях 20 и 27, сообщенных отверстием 26, вследствие того, что поршень 18 перемещается обратно на ту же величину Ь 5, пропорционально которой увеличился объем среды 7 в полостях 20,27. Поэтому клапаны 29 открываются, и избыток среды 7 перетекает через отверстия 33 в поршне 18 в полости 19, а затем через отверстия 16 в полость 25. При этом клапан 28 под действием давления в полостях 20 и 27 и пружины 32 закрывается, предотвращая перетекание среды 7 через него. При повторении цикла действия аналогичны. Мембрана 5 при этом также получает упругие деформации под действием изменяющегося давления, .однако вследствие упругости деформаций она не способствует полному сбросу давления в полостях20 и 27, а понижает его, уменьшаявлияние мембраны 5 на нагружениесилопередающего стержня 4. Приприложении пульсирующего цикла сжатия взаимодействие клапанов 28 и 29,мембраны .5, силового корпуса 1 и силопередающего стержня 4 обратное,Чем выше частота приложения измеряемой нагрузки, тем интенсивчей циркуляция средЫ 7, обеспечиваемая синхронной работой силового корпуса 1и клапанов 28 и 29, что существенноулучшает теплообмен между силовым корпусом 1 и силопередающим стержнем 4,и следовательно, позволяет повысить стабильность и точность показаний предлагаемого динамометра.При снижении частоты снижается интенсивность нагрева и синхронно уменьшается интенсивность циркуляции среды 7. При измерении знакопеременных нагрузок размах деформаций силового корпуса предлагаемого устройства в отличие от известного существенно выше, и следовательно, циркуляция среды интенсивней. Предлагаемый динамометр работает и в .условиях повышенных температур,Динамометр, содержащий силовой полый корпус, заполненный теплоносителем чувствительный элемент, за-. крепленный на одном торце корпуса, и силопередающий полый стержень с отверстиями, связанный через чувствительный элемент с другим торцом силового корпуса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения усилий за счет циркуляционного теплообмена между элементами динамометра, силопередающий стержень снабжен поршнем, а чувствительный элемент изолирован 45 от полости корпуса мембраной, причем в поршне выполнены отверстия, а в них и в полости стержня установленыИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 11Авторское свидетельство СССР Р 549693, кл. 6 011, 1/04, 22,04752. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2543863,09.11.77 (прототип).ЕЗЕ 441 СоставителТехред М,Л, Кожевниковлинка Коррек Макаренко о Тираж 907ВНИИПИ Государственнопо делам изобрете113035, Москва, Ж, Р Закаэ 4411 б н о ий П т е н т р уж Гор од ул ил Редактор Л. Повхан Подпискомитета СССРи открытийская наб д. 4