Устройство для измерения линейной деформации объекта

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 1989312 Сфюэ. СаеетсюаСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 2 М 781 (21) 3321618/25-28 3 Ц М, Кйз 6 01 В 5/30 с присоединением заявки Но -Р(23) Приоритет -Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликоваио 15.0133. Бюллетень М 2 31 УДК 531,781,2 (088. 8) Дата опубликования описания 1 Ы) 83 т фюЮ,П. Деев, К.Н. Кан, Ю.П. Лебедев и;С.В; Степаяов,Ленинградский институт авиационнОго прйборастроени 4Фу4(71 ) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ-ДЕФОРИАЦИИ ОБЪЕКТА2 Изобретение относится к измерению линейных размеров, а именно.,кустройствам, основанным на механическйх методах измеренйя, в частности для измерения деформации твердыхтел.Известно устройство для измере-ния линейной деформацииобъекта, со-.держащеемеханизм передачи перемещений, выполненный ввиде параллелограмма .с упругими шарнирами в еговершинах и измерительными наконечниками установки на объект, и измеритель, установленный перпендикулярно гориэонтальньва плечам параллелограмма и жестко связанный с ними Г 1).Конструкция такого тензометрического устройства не позволяетизмерять большие деформации объектов,присущие, например, эластичным материалам,Наиболее близким по,техническойсущности.к изобретению является устройство для измерения линейной деформации объекта, содержащее основание, закреплейный на нем цилиндр сустановленньвк -в его полости штоком,два измерительных наконечника, которые предназначены для установки наобъект, параллелогрЬммный механизм,состоящий издвух рычагов, одни .концы которых соединенымежду собойупругими шарнирами, а другие - с измерительными наконечниками, жесткийподнес, концы которого шарнирносоединены с цилиндром к со свободньвиконцом рычага, и измеритель, взаимо"действующий с одним из концов што 1 р ка, другой конец которого соединенс одним из рычагов 2 3.Недостаткомтакого устройстваявляется то, что оно пригодно дляизмерения линейных деформаций объектов, ограниченных 20 - 30 детиныизмерительной базы объекта (т.е. расстояния между измерительньии наконечниками крепления на объекте доначала измерения). Большие деформации объекта воспринимаются устрой: ством со эначительнюе погрешностями. При больших деформациях объектарычаг передачи перемещений совершаетповорот относительно упругого шарнира в его вершине на значительныйугол вниз, а так как его длина между.упругим .шарниром и наконечникомустановки на объект остается постоянной, и наконечник закреплен наисследуемом объекте, точка шарнирно" ЗО го соединения штока с рычагом пере 989312 4дачи перемещений смещается к объекту,изгибая упругий подвес штока. Приэтом объект исследования подвергается иэгибным деформациям, что значительно искажает результаты испыта"ний, Для того, чтобы избежать иэгибных деформаций объекта исследований,необходимо увеличить длину горизон"талъных плеч параллелограмма, чтов свою очередь увеличивает габаритные размеры механизма передачи перемещений.Целью изобретения является расширение диапазона измерения, чтоособенно актуально при исследованииобъектов на эластичных материаловс большими относительными удлинениями - деформациями, доходящими до1000 и выше, при воздействии повышенных температур,Укаэанная цель достигается тем,что устройство для измерения линейной деформации объекта, содержащееоснование, закрепленный на нем цилиндр с установленным в его полостиштоком, два измерительных наконечника, которые предназначены для уста новки на объект, рычаг, соединенныйс одним из измерительных наконечников, жесткий подвес, концы которогошарнирно соединены с цилиндром и сосвободным концом рычага, и измери- ЗОтель, взаимодействующий с одним изконцов штока, снабжено механизмомс гибкой связью, выполненным в видеуравнительного блока, связанного совторым концом штока, трех пар направляющих блоков, первая из которых .установлена внутри цилиндра в местекрепления подвеса, а две.другие -на концах рычага с обеих сторон, инерастяжимой нити, огибающей блоки 4 ри закрепленной на втором измерительном наконечнике.Такое конструктивное решениеобеспечивает точную передачу на измеритель деформации, при этом отно"сительное удлинение может достигать1000 и более. А заданный диапазонизмерения обеспечивается соответствующим выбором длины гибкой нити.Так, если относительное удлинениематериала исследуемого объекта достигает 1000, то длины гибкой нитидолжно хватать на крайнее положение наконечников установки на объект,когда расстояние между ними увеличивается в 10 раз по сравнению с 55первоначальным.На фиг,1 изображена принципиальная кинематическая схема устройствадля измерения деформаций объекта;на фиг,2 - схема эапасовки нерастя- Щжимой нити,Устройство для измерения деформаций объекта состоит из оснОвания 1,закрепленного на нем цилиндра 2,внутри которого размещен шток 3. 65 один конец штока 3 соединен с изме-рителем 4. Со штоком 3 через дваблока 5 и 6, установленных на основании 1, и гибкую связь 7 соединенпротивовес 8, служащий для устранения влияния веса подвижчой частиустройства на результаты измерений,В состав устройства входит такжерычаг 9 с измерительным наконечником 10, жестко с ним связанньм, ижесткий подвес 11, концы которогос помощью шарниров 12 закрепленына цилиндре 2 и рычаге 9, а такжемеханизм с гибкой связью, которыйустановлен между свободным концомштока З.и измерительным наконечником13, Механизм с гибкой связью выполнен в виде нерастяжимой нити 14, ко"торая перекинута через уравнительныйблок 15, установленный на свободномконце штока 3. Ветви нити 14 последовательно перекинуты через три пары направляющих блоков 16, 17 и 18.Первая пара направляющих блоков 16размещена внутри цилиндра 2 в местекрейления жесткого подвеса 11, Дведругие пары направляющих блоков 17и 18 размещены с обеих сторон рычага9 на его концах: пара 17 - в местекрепления жесткого подвеса 11 крычагу 9, а пара 18 - в месте жесткого крепления наконечника 10:к рычагу 9. Концы нити 14 неподвижнозакреплены на наконечнике 13 установки с двух его сторон. Ри такомконструктивном решении механизмас гибкой связью ветви гибкой нити14 с двух сторон охватывают объект19 исследования, тем самым исключаяего изгиб. В наконечниках 10 и 13закрепляется объект 19 исследования.Он вместе с рычагом 9 и частью механизма с гибкой связью расположенв термокамере 20, Дляобеспечения,компенсации температурной погрешности цилиндр 2 со штоком 3, частьжесткого подвеса П и механизма сгибкой связью вынесены эа пределытермокамеры 20. Наконце рычага 9установлен груз 21, служащий дляустранения влияния веса рычага 9 сустановленными на нем наконечником10 и парой направляющих блоков 18на объект 19 исследования, а следовательно, и на результаты измерений,Для передачи штоком 3 на наконечник 22 измерителя 4 через механизмс гибкой связью истинного (неискаженного) значения деформации объекта 19 исследований необходимо, чтобымежду наконечниками 10 и 13 гибкаянить. 14 своими ветвями совпадала снаправЛением деформации объекта 19исследования, т,е. важно правильно(без перекосов) устанавливать объектисследования в устройство. Крометого, для компенсации температурнойяюгрешности измерений рычаг 9, жест25 кий поднес 11 и гибкая нить 14 должны быть изготовлены из одного материала, например иэ стали. Конст- рукция наконечника 10 допускает возможность поворота в точках крепления объекта к устройству. Это5 наконечники пружинного (на плоской пружине) типа, позволяющие производить днухсторонний точечный захват объекта; при этом плоская пружина наконечника выбирается такой, чтобы 10 ее прижимное усилие обеспечивало не только надежный захват объекта, но и возможность поворота наконеч-. ника при деформациях объекта, Механизм с гибкой связью конструктивно .выполнен таким образом, что гибкая нерастяжимая нить 14 имеет две рабочие ветви, расположенные с обеих сторон рычага 9 наконечников 10.и 13. Это позволяет избавиться от изгибающих моментов и тем самым повысить точность .измерений. Конструкция устройства предусматринает также полную разгрузку объекта 19 исследований от усилий, действующих со-, стороны устройства. Так, для устранения влияния веса подвижной части устройства на результаты измерений в конструкции предусмотрен противовес 8, соединенный со штоком 3. Кроме,того, груз 21, установленный на З 0 конце рычага 9, компенсирует воз" действие веса рычага 9 с установленными на нем наконечником 10 и парой напранляющих блоков 18 на объект 19 исследования. 35В качестве измерителя 4 может быть использован реохорд, движок которого, выполняющий роль наконечника 22 измерителя 4, закреплен на штоке 3. Тогда о величине деФормации 40 объекта 17 исследования можно судить по изменению сопротивления.Устройство работает следующим образом.При изменении линейных размеров 45 объекта 19, расположенного в термо" камере 20, изменяется расстояние между наконечниками 10 и 13. Это изменение через механизм с гибкой связью передается штоку 3 и измерителю 4. Происходит это так. Поскольку концы нити 14 неподвижно закреплены на наконечнике 13, то при перемещении наконечника перемещаются вслед за ним и обе ветви нити 14, расположенные с обеих сторон объекта 19. А так как между наконечниками 10 и 13 нить 14 своими ветвями .совпадает с направлением деформации объекта 19 и с наконечником 10 связа-: на пара направляющих блоков 18, то о изменение расстояния между наконечниками 10 и 13, равное деФормации объекта 19 исследования 14, преобразуется в перемещение нерастяжимой ни-, ти 14 механизма. с гибкой связью, 65 При этом гибкая нить 14 через три пары направляющих блоков 16, 17 и 18 перемещает уравнительный блок 15 вместе со штоком 3. В свою очередь перемещение штока 3 фиксируется измерителем 4, наконечник 22 которого взаимодействует .со штоком 3. На из" меритель 4 передается перемещение, равное деформации объекта 19 исследования на его измерительной базе, т.е. междуна наконечниками 10 и 13, причем наконечник 13 является актив" ньм звеном в передаче перемещения, так как его перемещение вызывает перемещение штока 3 и.наконечника 22 измерителя. Наконечник 10 является следящим звеном в передаче перемещений - он отслеживает положение измерительной базы объекта. Действительно, наконечник 10, связанный с парой 18 направляющих блоков, жестко установлен на рычаге 9, который через жесткий поднес 11 соединен с неподнижной частью чстоойства. а именно с его цилиндром 2, закрепленным на основании 1. При перемещении наконечника 10 происходит поворот рычага 9 относительно шарнира 12, установленного в месте соединения рычага 9 с жестким поднесом 11, так как наконечник 10 жестко с ним связан, Вследствие того, что длина рычага 9 постоянна, его поворот вызывает поворот жесткого поднеса 11 относительно шарнира 12, установленного в месте соединения подвеса с цилиндром 2. При этом углы обхвата . гибкой нитью 14 направляющих .блоков 18 и 17 изменяются на одну и ту же величину, а н направляющих блоках 16 происходит только изгиб гибкой нити 14 из-за поворота жесткого подвеса 11. Таким образом, перемещение уравнительного блока 15, а следовательно, и штока 3 с наконечником 22 измерителя, равно ь 0 - ьВэ, где Лай - перемещение наконечника 13; .Ьэ - перемещение наконечника 10;- измерительная база объекта. оПри установке устройства на разрывную микромашину при измерении даже очень больших деформаций объек" та 19 исследования (относительное удлинение - деформация Еъ 1000) угол поворота рычага 9 невелик, по" тому что наконечник 10, жестко связанный с рычагом, расположен со стороны пассивного захвата разрывной машины, связанного с неподвижной траверсой. Наконечник 13 размещен со стороны активного захвата, связанного с подвижной траверсой машины.Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются в значительном расширении диапазона измерения при обеспечении той же точиости 1 измеряемая деформация объекта исследования может дос.7 989312 8 формула, изобретения ВНИИПИ Заказ 11104/56 ТИраж 60 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 тягать 1000 и более в отличие от 20-30, максимально возможных для прототипа.Предлагаемое устройство может найти применение при измерении деформаций объектов из эластичных материалов с большими удлинениями в условиях как нормальных, так и повышенных температур. Устройство для измерения.линейной деформации объекта, содержащее основание, закрепленный на нем цилиндр с установленным в его полости што-. ком, два измерительных наконечника, которые предназначены для установки на объект, рычаг, соедннанный с Одним из измерительных наконечников, жесткий подвес, концы которого"шарнирно соединены с цилиндром и со,свобоцньи концом рычага, и измеритель, взаимодействующий с одним изконцов штока, о т л и ч а ю щ е ес Й тем, что, с целью расширениядиапазона измерений, оно,:снабженомеханизмом с гибкой связью, выполненным в виде уравнительного блока, связанного со вторым концом штока, трехпар направляющих блоков, первая кзкоторых установлена внутри цилиндра о в месте крепления подвеса, а дведругие .- на концах рычага с обеихсторон, и нерастяжимой нити, огибающей блоки и закрепленной на второмизмерительном наконечнике.35 Источники информации,принятые во внимание при.экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 295966 кл. 6 01 В 7/16 1969.2. АвтоРское свидетельство СССР 2 О В 676858, кл.6 01 В 5/30, 1976