Устройство для измерения силы

801024753 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК За 1) а 01 Ь 1 02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ НИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 579546, кл, 6 01 Ь 1/02, 1977,2. Талалаев Г.Л. Методическая погрешность измерения силы группой параллельно нагруженных датчиков.Измерительная техника, 1980, 9 4 с. 26-29 (прототип). оы у э цонеко в форме правильной усеченнойпирамиды с углом при основании 45и сторонами основания, параллельнымии подобными сторонам. основания па-.раллелепипеда, основная плита разме,щена на дополнительном гидростатическом подвесе в обойме, в которой пер"пендикулярно к каждой боковой поверхности основной плиты установлено поодному контрольному динамометру последовательно с эадатчиком силы, акаждый образцовый динамометр установ.лен на связанном с основанием сило- (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ вом домкрате с совмещением их сило- СИЛЫ, содержащее основание, силовос- вых осей, при этом силовая осв каждо" принимающую опору, основную плиту,го образцового и соответствующего распьложенную на образцовых динамо- ему контрольного динамометров прохо-метрах, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. дит через. геометрический центр тяжесчто, с целью повышения точности пу"ти соответствующей боковой поверхнос- ГЛ тем исключения влияния на образцовые ти основной плиты, а каждый обраэцодинамометры неиэмеряемых компонентвый динамометр соединен с задатчиком С нагрузки, оно снабжено силовыми дом- давления соответствующего ему силовократами по числу образцовых динамо- го домкрата через блок согласования, метров, датчиком перемещения основ- с которым соединен датчик перемещеной плиты, блоком согласования, коль. ния основной плиты, причем высота д ,цевой обоймой с контрольными динамо" полнительной плиты выбрана больше в ( метрами, связанной с основанием,допол-. соты отверстия основной плиты на ве- р нительной плитой, выполненной в виде личину максимального размера зазора пирамиды, установленной на регулируе- гидростатического подвеса в направле. )фЬ .мом гидростатическом подвесе в отверс- ,нии, параллельном оси приложения си- . Ъ тии основной плиты, выполненной в ви- лы, а высота обоймы больше высоты де прямоугольного параллелепипеда с плиты на величину заданной макси" Щ правильным многоугольником в основа- мально допустимой деформации обра (ф нии, отверстие основной плиты выпол- вых динамометров..1024753 Изобретение относится к измерительной технике.Известно устройство, состоящее иэкорпуса и поршня, соединенных влас"тичной мембраной, и содержащее подпоршнем камеру контрольного давления,соединенную с грузопоршневым манометРом 11.Однако из-за эластичных свойствмембраны часть измеряемого усилия затрачивается на деформаци 10 мембраны,на трение между мембраной, корпусоми поршнем, Потеря точности в данномустройстве значительно увеличиваетояс увеличением измеряемой силы,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кизобретению является устройство, содержащее основание с установленнымив нем образцовыми динамометрами, накоторых расположена силопередающаяплита.Образцовые динамометры.при помощипрокладок, устанавливаемых под ними.,выравнивают силопередающую плиту так.что ее основание перпендикулярно ких силовым осям, На силопередающейплите установлена силовоспринимающаяопора. Силовая ось силовоспринимаю щей опоры совпадает с осью симметриисилопередающей плиты. Прикладываемаяк силовоспринимающей опоре сила изме.ряется путем суммирования показанийобразцовых динамометров 121,Недостатками известного устройст-,ва являются низкая точность и недостаточные функциональные возможности,Точность снижается за счет действияна каждый образцовый динамометр изгибающего момента и силы, направленнойпод углом к его силовой оси. Изгибаю.щий момент возникает за счет прогибасилопередающей плиты в точке приложе.ния измеряемой силы, а сила, направленная под углом к силовой оси динамометра, - за счет перекоса плиты,вызванного разной величиной, деформа-ции образцовых динамометров. Функцио.нальные воэможности устройства сужены вследстве того, что его нельзяприменять для измерения силы в устройствах с рабочим пространством,имеющим малую высоту, из"за того,что образцовые динамометры располага.ются в рабочем пространстве и занима.ют часть его высоты, Расположить об разцовые динамометры на большом рас. стоянии друг от друга и тем самым вынести их иэ рабочего пространства непредставляется возможным в данномустройстве, так как это вызовет резкий дополнительный прогиб силопереда.ющей плиты, а следовательно, резкоеснижение точности измерения силы,Целью изобретения является, повышевие точности путем исключения влияния на образцовые динамометры неизмеряемых компонент нагрузки. тУказанная цель достигается тем,что устройство для измерения силы,содержащем основание, силовоспринимающую опору, основную плиту, расположенную на образцовых динамометрах, 5 снабжено силовыми домкратами по числу образцовых динамометров, датчикомперемещения основной плиты, блокомсогласования кольцевой обоймой с контрольными динамометрами, связанной с 10 основанием, дополнительной плитой,выполненной в виде пирамиды, установленной на регулируемом гидростатическом подвесе в отверстии основной плиты, выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда с правильным многоугольником в основании, отверстиеосновной плиты выполнено в форме правильной усеченной пирамиды с углом,при основании 45 и сторонами основа. о20 ния, параллельными и подобными сторо"нам основания параллелепипеда, основ"ная плита размещена на дополнительномгидростаТическом подвесе в обойме, вкоторой перпендикулярно к каждой боковой,поверхности основной плиты установлено по одному контрольному динамометру последовательно с задатчи.ком силы, а каждый образцовый динамометр установлен на связанном с основа"нием силовом домкрате с совмещением З 0 их силовых осей, при этом силовая оськаждого образцового и соответствующе"го ему контрольного динамометров про"ходит через геометрический центр тяжести соответствующей боковой поверхЗ 5 ности основной плиты, .а каждый образ. цовый динамометр соединен с эадатчи"ком давления соответствукщего емусилового домкрата через блок согласования, с которым соединен датчик пе" 40 ремещения основной плиты, причем вы"сота дополнительной плиты выбраиабольше высоты отверстия плиты на ве"личину максимального размера зазорагицростатического подвеса в направлении, параллельном оси приложейиясилы, а высота обоймы больше высотысилопередающей плиты на величину заданной максимально допустимой деформации образцовых динамометров.Точность устройства повышается за:счет отсутствия действия на каждыйобразцовый динамометр изгибающегомомента и силы, направленной под угломк его силовой оси,Сила, направленная под углом к силовой оси образ"цового динамометра, ликвидируется засчет устранения перекоса. основнойплиты, вызванного различной величинойдеформации каждого образцового динамометра, а изгибающий момент - за 60 счет устранения прогиба основной плиты.Различная величина деформации каж" дого образцового динамометра компенсируется различной высотой перемещения65 соответствующего ему силового домкрата; в котором величина давления регулируется при помощи блока согласования таким образом, чтобы выходныесигналы всех образцовых .динамометровсоответствовали равному значению силы, Равенство действующих на образ"цбвые динамометры сил свидетельствует об отсутствии перекоса плиты. Вли"яние прогиба основной плиты при измерении силы исключается эа счет заме- "ны прогиба всей плиты проседанием в 10гидростатическом подвесе дополнительной .плиты относительно основной плиты и соответствующего расположения.образцовых дииамометров. Равнодействующая на каждую боковую поверхность 15пирамидального выреза основной плитысила направлена перпендикулярно к.этой поверхности и проходит через еегеометрический центр тяжести, Этаравнодействующая сила состоит издвух составляющих: силы, перпендикулярной к,основанию основной плиты исовпадающей с силовой осью образцо"вого динамометра, и силы, перпендикулярной к боковой поверхности основ.ной плиты. Сила, перпендикулярная кбоковой поверхности основной плиты,измеряется контрольным динамбметроми компенсируется регулировкой давления гидростатического подвеса обой-.мы. Таким образом, на образцовые динамометры не действует изгибающий мо.мент, обусловленный прогибом основной плиты. На каждый образцовый дина"мометр действует только сила, направ.ленная перпендикулярно к основанию 35основной. плиты,Функциональные возможности устройства расширяются эа счет того, чтоего можно применять для измерения си,лы в устройствах с малой высотой рабочего пространства путем удаленияобразцовых динамометров из зоны рабо.чего пространства, так как расположе.ние образцовыХ динамометров на расстоянии больше, чем размеры рабочегопространства, не вызывает прогиба ос.новной плиты.На фиг, 1 представлено устройство.для измерения силы 1 на фиг, 2 - видА на фиг, 1.50Устройство для измерения силы содержит основание 1, на котором установлены силовые домкраты 2 с образцовыми. динамометрами 3, Силовые оси силовых домкратов 2 и образцовых динамометров 3 совпадают и перпендикулярны к основанию 1, На образцовых динамометрах 3 перпендикулярно к их силовым осям расположена основная плита4, выпоюФенная в виде прямоугольногопараллелепипеда с правильнйм многоугольником в основании, В основнойплите 4 выполнено отверстие с боковыми сторонами 5. Отверстие имеет фор-му правильно усеченной пирамиды с уг"лом при .основании 45, осью симметрии, 65.совпадающей с осью, симметрии основной плиты 4, и сторонами основания, параллельными и подобными сторонам основания плиты 4, В отверстии основной плиты 4 с равными зазорами на регулируемом гидростатическом подвесе б расположена дополнительная плита 7, выполненная в виде пирамиды, подобной пирамиде в основной плите 4. Высота пирамиды дополнительной плиты 7 больше высоты пирамиды, выполненной . в основной плите 4, на высоту максимального зазора гидростатического подвеса б в направлении, параллельном оси приложения силы. Велицина зазора обычно не более 0,1 мм. На дополнительной плите 7 установлена силовоспринимающая опора 8, силовая ось которой совпадает с осью симметрии основной плиты 4 и дополнитель" ной плиты 7. Основная плита 4 на дополнительном гидростатическом додвесе 9 помещена в обойму 10, высота которой больше высоты основной плитй 4 на величину максимально допустимой деформации образцовых динамометров 3, которая соответствует изменению его высоты при,действии на него силы, равной верхнему пределу диапазона измеряемых данным обраэцовь 1 м динамомет" ром сил. Обычно эта величина не превышает 5-10 мм. Обойма 10 установле-. на на основании 1. Перпендикулярно ккаждой боковой повЕрхности 11 ос" новной плиты 4 установлено по одному контрольному динамометру 12 последовательно с задатчиком 13 сиЛы. Эадатчики 13 силы укреплены на основании 1. Контрольные динамометры 12 и образцовые динамометры 3 установлены так, что силовая ось каждого из них проходит черезгеометрический центр тяжести соответствующей боковой поверхности 5 отверстия основной пли" ты 4, Электрический выход каждого контрольного динамометра 12 соединен с электроуправляющей частью гидравли ческого задатчика 14 давления, который гидроприводом соединен с дополнительным гидростатическим подвесом б со стороны соответствующего ему контрольного динамометра 12. Электри" ческий выход каждого образцового динамометра соединен с блоком 15 согласования, который, в свою очередь, сое. динен с задатчиком 1 б давления каждо. го силового домкрата 2. Между основной плитой 4 и основанием 1 установлен датчик 17:относительного перемещения, электрически соединенный с блоком 15 согласования.Измеряемая сила прикладывается по силовой оси силовоспринимающей опоры 8 и передается дополнительной плите 7, которая начинает. проседать в основ ной плите 4. Давление гидростатичес" кого подвеса б в этот момент регули.руется так, чтобы между дополнитель"ной плитой 7 и основной плитой 4 су" ществовал зазор. Измеряемая сила на дополйительной плите 7 раскладывается на несколько боковых сил, направленных . перпендикулярно к боковым поверхнос тям этой плиты. Каждая из ":этих боко 5 вых сил передается на основную плиту 4, при этом каждая сила перпендикулярна к боковой поверхности 5 и проходит через ее геометрический центр тяжести, В дальнейшем каждая иэ этих 10 боковых сил раскладывается на две составляющие, одна из которых направ. лена перпендикулярно к основной пли" те 4 и совпадает с силовой осью одно го из образцовых динамометров 3. Зна чение каждой такой силы измеряется соответствующим образцовым динамомет. ром 3. При воздействии на образцовые динамометры 3 силы они деформируются и расположенная на них основная пли-та 4 начинает опускаться относительно обоймы 10. Перемещение основной плиты 4 определяется датчиком 17 пе" ремещения, который одновременно оп" ределяет перемещение нескольких точек основной плиты 4. Информация о перемещении поступает в блок 15 согласования, который вырабатывает ко-манду задатчикам 16 давления силовых домкратов. В результате этого основ" ная плита 4 остается в исходном по" ложении, Каждая вторая составляющая, образованная боковой силой, направлена перпендикулярно к боковой оверхности основной плиты 4 и совпада" ет с силовой осью контрольного динамометра 12. На контрольном динамомет ре 12 создается задатчиком 13 силы предварительный натяг. При действии на каждый контрольный динамометр 12 составляющей боковой силы с него на задатчик 14 давления поступает сиг" нал, при этом задатчик 14 давления изменяет в дополнительном гидростатическом подвесе давление до такой величины, чтобы оно компенсировало, действие составлякщей боковой силы. При этом на контрольный динамометр 12 действует только сила предвари" тельного натяга.1Предлагаемое изобретения позволит повысить точность в 1,5-2 раза и рас ширить функциональнЫе воэможностиустройства1024753 ВидА г. Составитель В,Курбатоактор Т.Кугрышева Техред Т,фанта орректорВ. Гирняк одписно лиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4Ф Заказ 4381/37 ВНИИПИ Го по дела 113035, МТираж 873 угарственного комитета СС изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наб.