Динамометр

)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯНАВ СВИДЕ ТОР СКОМУ ТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 555297, кл, Ь 01 , 1/04, 1977.2. Авторское свидетельство СССР % 467244, кл, 6 01 (. 1/14, 1973 (прототип ) .(54) (57) ОИНАМОМБТР, содержашийнеподвижную и подвижную колодки, связанные между собой упругой системой,и механотрон с мембраной, закрепленной своим корпусом в неподвижной колодке и связанный штырем через плоскую пружину с подвижной колодкой о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности и динамической прочности, в нем упругая система выполнена в виде трубчатого тела с вырезомВ образованным секушей цилиндрической поверхностью, продольная ось которой расположена в осевой плоскости труб чатого тела перпендикулярно его оси и линии действия измеряемого усилителя3 а механотрон установлен своей мембраной в плоскости, проходящей через ось симметрии секушей цилинцрической поверхности,Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствамцля измерений усилий, и может найтиприменение в машиностроении, приборостроении, агрегетостроении, мепицине, 5средствах технической диагностики сель-.хозмашин и других областях народногохозяйства,Известны цинамометры, сопержашиеупругую систему в виде призмы и механотронный преобразователь цеформацииупругой системы 1.Недостатком известного цинамометраявляется нетехнологичность его конст-,рукции, е также неудовлетворительнаяточность иэмерзпий иэ-за гистереэисаУПРУГОЙ СИСТЕМЫ И ВЛсия 1 сИЯ СМЕЩЕНИЯ тОЧки приложения усилия,Наиболее близким по техническойсущности к изобрзтению является пина-мометр, сод 1 ержаший неподвижную и подвижную колодки, свчэениые между собойупругой системой, и механотрон с мембрдпой, закрепленной своим корпусомв неподвижной колодке и связанный шты=РЕМ 1 ЕРЗЗ ПЛОСКУЮ ПРУжИИУ С ПОДВсОКНОйколодкой г 2)НЕДОСТЕ сок ссахосО цсииаМОМЕ Гпа с О:.стоит в низкой точности, обусловленнойвлиянием на результать 1 измерзний сме-ЩЕНИЯ ТОЧсКИ ПОИЛОЖЕНИЯ сИЗМЕРЯЕМОГОУСИЛИЯ и 11 ЦЗ Кой Гс сп 1 В МиссЕ С КОй ПГОЧИОмсти у 11 ругой системы,Ьмь изобретения - повыи 1 еиие точ:. - .ности и динамической прочности.Указанная цель цостигается тем, что35в Д 1 шамометре, сопер 1 кашем непопвикну 1 Ои подвижную кОНОдки, связанные междусобой упругой системой, и механотронс меМбваной закрепленный своим корс- -с . - . "д фпусом В иеподйижной колодке и связан:ный штырем плоскую пружину с подвиж"ной колодкой, упругая системе выполненав виде трубчатого теле с вырезомс образовапиым цилиндрической поверхностью,продольная ось которой расположена восевой плоскости трубчатого тела перпендикулярно его Оси и линии цействия измеряемого усилия, а механотроп установленсвоей мембра 11 ой в плоскости, прохопя"пгей через ось симметрии секущей цилинп 5 Орической поверхности,Не фиг. 1 показано устройство, обШнй В 11 Д,; На фИГ, 2 - тО жЕс ВИП С 6 ОКУ;на фиг. 3 - разрез Л-А не фиг. 1; не 55 фИГ, 4 СХСМЫ НаГРУБЕИИЯ Ч ЭПЮРЫ Из=с Г 11 бйюпсих 1 сс 1 омептов От ьоздействия силОф" вых факторовПсп:;амометр (фиг. 1 - 3) соцержитупругую систему 1, которая образованапересечением трубчатого тела (в простейшем случае цилинцрической трубки) совальной цилиндрической поверхностьюи связывает поцвижную 2 и непопвижную 3 части трубчатого тела, Рс непоцвижной 3 части трубчатого телаукреплен корпус 4 механотронв посрецством кожуха 5, а его штырь б (внешняя часть управляющего стержня) проходит через отверстие в поцвижной 2части трубчатого тела и связан с последней посрепством плоской пружины 7,втулки 8 и винтов 9 и 10, Нв внутренней части управляющего стержня укреплены гюдвижные аноцы механотрона,между которыми расположен его непоцвижнь 1 й катод. Механотрон установлен внеподвижной колоцке таким образом,что плоскость его мембраны 11 совпадает с плоскостью симметрии упругойсистемы 1, что необходимо для устранения погрешности измерений, вызываемой продольным смешением точки. приложения измеряемого усилилПриэтом мембрана механотрона располагаЕТСЯ В ПЛОСКОСтнс ПРОХОЦЯШЕй ЧЕРЕЗось секущей Овальной (в частном случае круговой) цилиндрической поверхНОСТИ.На фиг. 1 показана силоприемнаяплощадка динемометра, расположеннаяна подвижной колодке 2 и имеющаяцлину с и ширину 3. В реальных условиях нагружения измеряемое у "илие Рприкладывается к различным точкам сидоприемной площадки, имея возможностьсмешаться на величину Ы в продольномнаправлении и на величину Ъ в поперечном направлении, причем эа процольноенаправление принято направлениз осиштыря механотрона. Параметры конструкции пинамометра должны быть выбраны таким образом, чтобы перемещение штыря механотрона, вызванное указанными смешениями усилия, бъ 1 ло минимальным.Воспользуемся известным приемомиэ теоретической механики и приложимусловно к правому краю силоприемнойплощадки (фиг. 1) цве противоположнонаправленные и равные цруг другу силы ФБ результеге получим, что к силоприемной плошацке приложены пва силовыхфактора -. усилие,Р и момент Щ с рав 1 Ы. ный1 С 52892 4мого перюмешения (фиг 4 э) Перемещение Е опреаеляется через интеграл Мора по замкнутому контуру дуги 5 овального кольца 5Е М ( =РоТаким образом, смещение точки приложения усилия Р в продольном направлении эквивалентно приложению к сидо- приемной плошааке моментаМСмешение точки приложения усилияв поперечном направлении. юквивалентно приложению к силоприемной площадке моментаМ :РрОптимальный выбор размерных соотношений параметров конструкции цинамо.метра направлен на то, чтобы переме щенияи 1, штыря механотрона в направлении цействия усилия Г от действиямоментов М и М были равны нулю.а ЪЕ =О и:025Этот выбор проводится в данном случае на осномнии результатов расчета,состоящего из цвух этапов: опрецеленияперемещения штыря механотрона от смещения усилия Г в пределах сидоприемнойЗплошацки и установлении Оптимальныхсоотношений размерных параметров конструкции цинамометра.Упрощенная схема нагружения конструкции цинамометра моментом М = Г о(,возникающим, как было отмечено выше,при смещении усилия Г в пределах продольного размера о(, силоприемной площадки цинамометра, представлена нафиг. Ь. Конструкция цинамометра можетбыть отнесена к трижды статически,неопределимым рамам и преаставляетсобой овальное кольцо с большой осьюцинамометра 3 и малой осью - 8. Основная система имеет виа, представленный на фиг, 4 о, а юквимлентная система - на фиг. 46, Требуется опрецелитьв направлении силы Г смешение Е точи С внутренней консоли цлиной Х)/2 поадействием избигаюшего момента Я= Го( 50С целью выявления соотношений между силовыми факторами, цействуюшимив различных сечениях упругого тела, построены обобщенные юпюры от внешнихи внутренних силовых факторов, представдснные на фиг. 4 г - ж. Кроме того, строим юпюру от еаиничного усилил, прило женного к точке С в направлении искоМ:р Эгце Ы- расстояние точки приложения .усилия Р от края силоприемной площацки в продольном направлении,И прецельном случае а(. с(, а момент Мравен М М М Мсв+ЗВ+5 гае Э - текущий момент инерциипо цуге упругого кольца;Е - модуль упругости материалаупругой системы 1 (фиг. 1)3М - изгибающий момент от дей(1)ствий единичной силы(фиг. 4 з);М, М.- моменты в сечении кольца от щ Внутренних силОВых факторов:(Х)нормальной силы Х 1; перерезываюшей силы Х и текущегоизгибающего момента ХЗ;М( - текущий изгибающий момент(ф)х,)35 СУТЬ ВЕЛИЧИНЫн 55 равные нулю, так как юпюра моментаМ(, ) - кососимметричная, а юпюры отсиловых факторов М, Х., и Х 5- снммезричные. ММВеличина ф л- (Кн 1 аиО так как55 перерезываюшая сила ХрО ввиду симметричности аействия внешних изгибающих моментов М (фиг. 4 в) и кососимметричности воздействия перерезывающей силы Хг,Следовательно, прамя часть формулы (1) равна нулю (то( - 0) и прецлагаемая конструкция цинамометра не чувствительна к продольному смешению силы.Поперечное смешение точки приложения силы на величину З эквивалентно приложению .к силонриечной плошацке момен- таХО 52Вследствие того, что конструкцияцинамометра выполнена симметричной относительно оси штыря механотрона, амомент М действует в плоскости, перпенпикулярной к этой оси, очевидно, чтовертикальный прогиб штыря-0.,. Из этого слецует, что оптимальнымвариантом конструкции аинамометра является динамометр с расположениеммембраны механотрона в плоскости, проходящей через ось симметрии секущейовальной цилиндрической поверхности,которая может в частном случае бытьповерхностью кругового цилиндра,Оинамометр работает слецуюшим образом.Измеряемое усилие Г, воздействуя насилоприемную плошапку, вызывает смешение подвижной колодки 2 аинамометраотносительно его непоцвижной колоцки 3. 20При этом штырь 6 механотрона, связанный с подвижной колодкой, перемешается,что приводит к перемешению подвижныханопов механотрона относительно егонепопвижного катода, В результате этого 25изменяются токи анодов механотрона,причем это изменение анопных токовобщеизвестным образом преобразуетсяв выхоаной электрический сигнал механотрона, пропорциональный измеряемому З 0усилию Р, Вкала отсчетного прибораизмерительной схемы, в котоочю включен 892 Ьмехонотрон, тарируется непосредственнов единицах силы.Преимушеством предлагаемого пинамометра является то, что упругая системаконструкции имеет утолщение сечения вместах, примыкающих к колодкам 2 и 3,"це возникают наибольшие изгибавшиемоменты от пействия силовых факторов,Это приближает конструкцию упругой системы к телу равного сопротивленияпействуюшим нагрузкам, что позволяетсущественно снизить погрешность пинамометра от гистерезиса упругой системыи опновременно повысить циклическуюдинамическую) прочность конструкции / при ее работе в условиях повышенныхвибраций и ударов. Разрушение конструкций известных пинамометров в указанныхнеблагоприятных условиях работы происходит в результате возникновения и развития усталостных трещин в местах сопряжения попвижной 2 и неподвижной 3колодок с упругими элементами. Б этих сопряжениях, кроме того, постигает максимума изгибающий момент, который впреалагаемой конструкции приложен ксечениям, имеющим существенно большиймомент инерции, чем в известных.Использование пинамометра позволяетвцвое снизить трудоемкость изготовления за счет технологи щости и в 1,5 раза повысить точность измерения усилий.Составитель В. ГерасимоваРедактор Н, Безродная Техред М.Надь Корректор В. ГирнякЗаказ 8846/36 Тираж 873 Подп ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная