Устройство для измерения деформацийдеталей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республиксания 23,0 та опубликован т н Институт проблем прочности АН Украинской ССР 1) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМА ДЕТАЛЕЙИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения линейной деформации деталей и образцов при механических испытаниях и для производственного контроля, преимущественно в труднодоступных для измерения местах например в термокриокамерах.Известно устройство для измерения деформаций деталей, содержащее два шупа с траверсами, закрепляемыми в контролируемых точках детали, две тяги, одна из которых одним концом соединена с одним из щупов и датчик разности перемещений тяг 11.Однако зто устройство не обеспечивает высокой точности измерений, так как средние и локальные коэффициенты теплового расширения тяг неодинаковы и одна из тяг нагревается или охлаждается, а, следовательно, и деформируется быстрее другой.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения дефсрмаций деталей, содержащее датчик перемещений, блок управления и обработки сигналов, преобразователь перемещений, включающий две траверсы, два щупа, контактируемые с траварсамк, закрепляемыми в контролируе мых точках детали, две,тяги, перваяиз которых соединена с первым щупом,механизм масштабного преобразованияперемещений тяг, входы которого соединены со щупами, механизм переключения с приводом, вход механизма переключения соединен со вторым щупом,с выходом механизма масштабного преобразования и с выходом блока управ"ления и обработки сигналов, а выход -со второй тягой, и линейный шаговыйдвигатель, соединенный с первой тягой и .с входом датчика перемещений,причем блок управления и обработки 15 сигналов соединен с датчиком,.механизмом переключения и шаговым двигателем 21 .Недостатком этого устройства является ограничение быстродействия, 20 вследствие наличия шагового двигателя, а также ограничение возможности использования устройства в многоканальной измерительной системе.Цель .изобретения - повышениебыстродействия устройства и использование устройства в многоканальнойизмерительной системе.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено двумя 30 пружинами, связанными с тягами икорпусом датчика, подвижным модулятором, механически связанным со вто,рой тягой, и неподвижными модуляторами, вход датчика соединен с первой тягой, модуляторы подключены ко входу блока управлеиия.и обработки сигналов.Кроме того, устройство снабжено дополнительными преобразователями перемещений, дополнительными подвижными модуляторами, механически связанными с соответствующими тягами преобразователей перемещений, все дополнительные модуляторы подключены ко входу блока управления и обработки сигналов, механизмы переключения преобразователей перемещений попарно объединены .общим приводом.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема устройства при использовании его в многоканальной измерительной системе; на фиг. 3 вариант выполнения траверс 4 и 5; на фиг. 4, - пример выполнения ненагруженной детали-стержня 38 для измерения температуры, на фиг. 5 - вариант выполнения механизма 11 и 12; на фиг. б - текущая зависимость выходного сигнала датчика от его входного сигнала.Устройство содержит (фиг. 1) датчик 1 перемещений, блок 2 управления и обработки сигналов, преобразователь 3 перемещений, включающий траверсы 4 и 5, щупы б и 7, контактируемые с траверсами 4 и 5, закрепляемыми в контролируемых точках детали 8, тяги 9 и 10, Тяга 9 соединена с щупом 6. Кроме того, устройство содержит механизм 11 масштабного преобразования перемещений тяг 9 и 10. Входы механизма 11 соединены со шупами б и 7. Устройство также содержит механизм 12 переключения, вход которого соединен с щупом 7, выходом механизма 11 и с выходом блока 2. Выход механизма 12 соединен с тягой 10. Устройство снабжено.пружинами 13 и 14, одни концы которых соединены с корпусом датчика 1, а другие - с тягами 9 и 10 (череэ датчик 1).В корпусе датчика 1 размещены неподвижные модуляторы 15-17 и подвижный модулятор 18, который механически связан с тягой 10. Модуляторы -15-18 подключены ко входу блока 2,Для использования устройства в многоканальной измерительной. системе(фиг. 2) оно снабжено дополнительными подвижными модуляторами, например модулятором 19 и дополнительными преобразователями перемещений, например преобразователем 20, который включает траверсы 21 и 22, щупы 23 и 24, механизм 25 переключения, вы- ход которого посредством тяги 26, подтянутой пружиной 27, связан с дополнительным подвижным модулятором 19, подключенным к входу блока 2. Механизмы 25 и 12 (фиг. 1) объединены со штоком 30 и площадкой 31, с которой через пружины 32 и 33 (по чис,лу каналов)связаны тяги 34 и 35, дру,гие концы которых соединены с механизмами 25 и 12 (фиг. 1). Траверсы21 и 5 преобразователей 20 и 3 перемещений жестко связаны стержнем 36.Траверсы.4 и 5 предназначаются дляодновременного измерения линейной иугловой деформации детали 8 и выполнены цилиндрическими, а каждая иэбоковых поверхностей их снабженапрямоугольной резьбой 37 и 38, Нанагруженной детали 8 укреплен однимконцом ненагруженный стержень 38 с15 площадкой 39. Со стержнем 38 связаны термопары 40.Механизм 11 содержит стержень 41,один конец которого шарнирно связансо щупом б, Снабженным ограничителем2 О 42 угла поворота стержня 41.Механизм 12 переключения выполненв виде толкателя 43, связанного с тягой 10 и взаимодействующего с другимконцом стержня 41, который связан спомощью тяги 35 и пружины 33 с приво дом 28.о Примером конкретного выполненИядатчика 1 может служить многовитковый регулируемый потенциометр, движки которого выполняют роль подвижных модуляторов 18 и 19, а отводывыполняют роль неподвижных модуляторов 15-17,Другим вариантом выполнения датчика 1 может служить индуктивныйтрансформатор, на сердечнике которого размещена многосекционная обмотка, одна часть секций которой закреплена неподвижно на сердечнике наопределенных расстояниях друг от дру 40 га, а другая - с воэможностью перемещения относительно сердечниканапример, по одной подвижной секциимежду двумя неподвижными, Одна из неподвижных секций служит для подводанапряжения питания.Устройство работает в режиме двухтактного измерения (фиг. 1 и 2).В первом такте привод 28 механизма 12 выключен. Тяги 10 и 26 черезтолкатели механизмов 12 и 25 взаимодействуют с опорными площадками щупов 7 и 23. Так как вес тяг 10 и 26с толкателями механизмов 12 и 25больше сил натяжения пружины 27 и 14,то щупы 7 и 23 перемещаются. Их перемещение передается на подвижныемодуляторы 18 и 19, подключенные квходу блока 2. Блок 2 запоминает сиг-налы от перемещения модуляторов 18 и19.Щ Во втором такте привод 28 механизма 12 включается. При этом шток30 с площадкой 31 поднимается с опорной плоскости, силы натяжения пружин32 и 33 через вспомогательные тягиу 34 и 35 подтягивают толкатели меха-.ниэмов 12 и 25 через тяги 10 и 26.При этом перемещаются подвижные модуляторы 18 и 19, связанные с тягами 10 и 26. Блок 2 также запоминаетсигналы от перемещения модуляторов18 и 19.5Блок 2 с определенной периодичностью производит измерение сигналов, У,У, Уэ неподвижных модуляторов 15-17и построение интерполяционной зависимости этих сигналов по шкале аппроксимации, начало отсчета которой совпадает, например, с положением Хнеподвйжного модулятора 17 (фиг. 6).Используя интерполяционную зависимость сигналов датчика 1, блок 2для каждого запомненного значения 15У, определяет по шкале аппроксимациисоответствующее ему значение Х и поих разности - фактическое междутактовое перемещение подвижного модулятора каждого измерительного канала и 2 Отекущее значение деформации Х.В режиме непрерывного измеренияпривод 28 постоянно включен, а блок2 определяет текущую деформацию каждого измерительного канала по текущим положениям подвижных модуляторов18 и 19 и запомненным значениям ихположений в первом такте.В случае одновременного измерениятемпературной деформации стержня 38блок 2 производит сравнение ее созначением, вычисленным на основеданных об исходной длине стержня 38,,разности коэффициентов, линейного теплового расширения материалов стержня38 и щупа 23 и показаний датчиков40 температуры.Выявленное в результате сравнениярасхождение между фактической и вычисленной температурной деформациейпозволяет оценить дополнительные . 40погрешности датчиков 40 температурыпод влиянием факторов испытаний,например радиации, и поверить такимобразом другие термодатчики, находящиеся в сходных условиях. 45Кроме того, блок 2 обеспечиваетвычисление и учет изменения длинытяг 9, 10, 26 и 35 при переходеот первого такта ко второму и обратно, которые, в случае недостаточнойжесткости этих тяг вызываются различием сжатия пружин 13, 25 и 27в разных тактах двухтактногс режимаНеобходимые результаты вычислений,блока 2.подаются на его выход длянаблюдения и регистрации. Конструкция предлагаемого устройст"ва позволяет производить построениеаппроксимационной характеристики,датчика 1 без использования движущихся частей,Формула изобретения1. Устройство для измерения деформаций деталей, содержащее датчик перемещений, блок управления и обработки сигналов, преобразователь перемещений, включающий две траверсы, дващупа контактируемые с траверсами,эакрепляемыми в контролируемых точках .детали, две тяги, первая из которых соединена с первым щупом, механизм мастабного преобразования перемещения тяг, входы которого соединены со щупами, механизм переключенияс приводом, вход механизма переключения соединен со вторым щупом, свыходом механизма масштабного преобразования и с выходом блока управленияи обработки сигналов, а выходсо второй тягой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно снабжено двумя пружинами, связанными стягами и корпусом датчика, подвижныммодулятором, механически связаннымсо второй тягой, и неподвижными модуляторами, вход датчика соединен спервой. тягой, а модуляторы подключены ко входу блока управления и обработки сигналов.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е ся тем, что, с цельюупрощения конструкции при использовании его в многоканальной измерительной системе, оно снабжено дополнительными преобразователями перемещений, дополнительными подвижными модуляторами, механически связанными с соответствующими тягамипреобразователей перемещений, вседополнительные модуляторы подключеныко входу блока управления и обработки сигналов, механизмы переключенияпреобразователей перемещений попарно объединены общим приводом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 240124, кл. С 01 В 7/16, 1967.2. Авторское свидетельство СССР9 673837, кл. С 01 В 7/16, 1977848991 тник Р Яяала апараясимаци Р д ХЛу Составитель О.Иельниковдактор Н.Коичицкая Техред С.Иигуиова Корректор В.Бутяг аказ 607552ВН ИИП 13035,ПП "Патент", г. Ужгород Проектная, 4 ил Тираж 64 Государственно делам изобретен сква, Ж-ЗЬ, Ра Подпикомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5