Двухкомпонентный динамометр

Сефз Сфватских Сфциаанстических РеспубиикОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 010378 (21) 2584108/18-10 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государствеииый комитет СССР ио дедам изобретений и открытий/дена Трудового Красного Знамени,институтсверхтвердых материалов АН Украинской ССР:. 71) Заявите(54) ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ДИНАМОМЕ х элемента мно перпен роходящих упругие реплены концами н ьцах подругвэаи а ьца которых а, а свободгих элеменм на шарижных кольцах кл м стигается тем,ено двумя подх установлены Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих силы резания на вращающемся валу например, при эубофрезеровании,Известен динамометр для измерения тангенциальной и радиальной составляющих силы резания, содержащий тензозадатчики, размещенные непосредственно на вращающемся валу и неподвижных опорах 1.Недостатком известного динамометра является низкая точность измерения, обусловленная нестабильной работой токосъемника и биением вала. 15Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является динамометр, содержащий деформируемый вал, установленные на нем балочные упругие элементы с тенэоэадатчи ками, включенными в измерительную схему 2.Недостаток этого динамометра заючается также в низкой точности иэерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Укаэанная цеЛь дочто устройство снабжшипниками, на которы 30 две пары балочных упразмещенных в двухдикулярныхплоскостях,через ось вала, при этоэлементы каждой пары засвоими противоположныминеподвижных наружных колшипников, внутренние колзакреплены на концах валные концы укаэанных упртов установлены с натягках, размещенных на нарподшипников. При этом тензоэадатчики, располо женные на плоскостях балочных упругих элементов одной пары, обращенных к валу, включены в смежные плечи мостовой измерительной схемы, причем в каждое плечо мостовой изме рительной схемы включено по два тен зозадатчика.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - расположение динамометра на эубофре зерном станке;.на фиг, 4 - электрическая схема включения тенэозадатчиков для измерения одной составляющей силы; на фиг. 5 - схема изгибавращающегося вала под действием одной составляющей силы.Двухкомпонентный динамометр дляизмерения взаимоперпендикулярных составляющих силы резания на вращающемся деформируемом валу 1 содержитчетыре упругих балочных элемента2-5, закрепленных жестко через втулки 6 и 7 на наружных кольцах двухподшипников. Балочные элементы 2 и 3служат для измерения одной составляющей силы резания, элементы 4 и 5для другой.Свободные концы балочных упругих элементов опираются с натягом на шарики 8 и 9, установленные на наружном кольце другого подшипника. На двух противоположных плоскостях каждого упругого элемента, перпендикулярных направлению действия измеряемого усилия, в местах, равноудаленных от консольно защемленного конца балочного элемента, наклеено по одному тензозадатчику, которые включены в мостовую схему (фиг. 4)При помощи винтов-эксцентриков 10 упругие элементы 3 и 4 имеют возможность перемещаться параллельно оси вала и последующего их жесткого закрепления на втулке 7 при помощи винтов 11 в продольных пазах элементов.Направляющие пальцы 12, устанавливаемые в пазах элементов и отверстиях втулки 6, после выполнения указанной регулировки удаляются.Люфт подшипников выбивается двумя пружинами 13. Динамометр электрически изолирован от корпуса станка прокладкой 14 и втулками 15. Экран 16, электрически соединенный с корпусом станка, закреплен на втулке 7 с помощью текстиловых секторов 17.С неподвижными частями оборудования динамометр связан тросиками 18 и пружинами 19 посредством регулироночных гаек 20 и 21 и шпилек 22, ввернутых в корпус станка (фиг. 3).Тензодатчики, наклейка которых показана на фиг. 1, включены в мостовую схему согласно фиг. 4, Находящиеся в усилителе два постоянных сопротивления на фиг, 4 не показаны.Динамометр работает следующим образом.При приложении усилия вал (Фиг. 5 имеет прогиб в сечении В-В-Г,( и в сечении С-С-Г, Разность прогибов й и Г вызывает изгиб балочных упругих. элементов, закрепленных на подшипниках, которые установлены в указанных выше сечениях.При изгибе вала 1 под действием измеряемого усилия происходит поворот сечения В-В относительно точки О (фиг, 1). При этом поворачиваются закрепленный на верхней втулке балочный тензоэлемент 4 и шарик 9, который перекатываясь по балочному элементу 5, не вызывает его соизмери 5 0Двухкомпонентный динамометр, содержащий деформируемый вал, установленные на нем балочные упругие элементы с тензозадатчиками, включенными в измерительную схему, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен двумя подшипниками, на которых установлены две пары балочных 60 65 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 мого прогиба, Относительные деформации балочных упругих элементов, вызванные указанными поворотами, не равны между собой, а следовательно, не равны и сопротивления тензоэадатчиков, что вызывает разбаланс моста, .определяемый величиной приложенного усилия.Прогиб балочных элементов будет происходить не только под влиянием изгиба вала 1,но может быть вызван также торцовым и радиальным биением подшипников.Так как величина деформации обоих балочных элементов, вызванная торцовым биением подшипников, одинакова, мост останется сбалансированным. Радиальное биение, например, верхнего подшипника по отношению к нижнему, одинаково прогибая балочные тензоэлементы в направлении, перпендикулярном оси вала, также не вызовет разбаланса моста.Пустьбиение верхнего подшипника по отношению к нижнему (фиг. 1) направлено вправо. В этом случае тензозадатчики В,( и В 4 сжимаются, а В и В растягиваются на одну и ту же величину. Считая исходное сопротивление каждого плеча моста равным 2 В. Предполагая, что в результате деформации, вызванной биением, сопротивление каждого тензозадатчика изменится на величину ЬВ, получаем новые сопротивления каждого из тензозадатчиков4 2Суммарное сопротивление каждого плеча моста (фиг, 4) в этом случае равныВ +В 9 = В - ЬВ +В +ЬВ = 2 ВВ 2+В 4 = В + ЬВ +В -ЬВ = 2 В, т.е. сопротивление плеч моста остались прежними и, следовательно, сигнал на выходе моста, вызванный радиальным биением подшипников, равен нулю. А следовательно, динамометр будет чувствовать только деформации изгиба вала, вызванные измеряемыми составляющими силы резания.Предлагаемая конструкция динамо- метра позволяет обеспечить непрерывное измерение составляющих силы резания, отсутствне взаимовлияния измеряемых составляющих, нечувствительность к вибрациям, а следовательно, повышение точности измерений. формула изобретенияупругих элементов, размещенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось вала, при этом упругие элементы каждой пары закреплены своими противоположными концами на неподвижных наружных коль- цах подшипников, внутренние кольца которых закреплены на концах вала, а свободные концы указанных упругих элементов установлены с натягом на шариках, размещенных на наружных кольцах подшипников.2. Динамометр по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью исключения погрешности от радиального биения подшипников, тензозадатчики,расположенные на плоскостях балочныхупругих элементов одной пары, обращенных к валу, включены в смежные.плечи мостовой измерительной схемы,причем в каждое плечо мостовой измерительной схемы включено по дватензозадатчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гулида Э.Н. Измерение силырезания и крутящих моментов при зубофрезеровании. Изд-.,во Львовскогоуниверститета, 1966, с. 77-79.2.Труды Волгоградского политехнического института. Волгоград, 1971,с. 258-260, рис. 1 н 2 (прототип).885838 даик р Н. Везрод ач 10531/ Филиал ИПП Патен ВНИИП по 13035, МоСоставитель В ГерасимоваТехред и, Рейвес Корректор М. Демчик Тираж 910 Подписноеударственного комитета СССРизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 г. Ужгород, ул. Проектн