Устройство байнатова ж. б. для измерения максимального усилия

(л)5 6 01 Е. 1/04, 7/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 00 СО О едова- наприссы на эксплуи измеобщий рхнего ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРМ 1408255, кл, 001 1/04, 1986.Гофф А.Г, и Оттен Г.ф, Экспериментальное определение силы ударов снежных обвалов и Известия АН СССР. Сер. географическая и геофизическая, 1939. М 3.(54) УСТРОЙСТВО БАЙНАТОВА Ж,Б. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО УСИЛИЯ (57) Изобретение относится к исследованию воздействий ударной волны, например снежной лавины или селевой массы, на различные виды сооружений. С целью повышения эксплуатационной надежности и точности измерения давления селевого потока устройство состоит из силовоспринимающего элемента (СЭ) в виде стакана 1 с дном 2, насаженного на усеченно-конусообразный корпус-сердечник 3 посредством утопающих шариков,Изобретение относится к исс нию воздействий ударной волны,мер, снежной лавины или селевой м различные виды сооружений,Цель изобретения - повышение атационной надежности и точност рения давления селевого потока,На фиг.1 показано устройство вид; на фиг,2 - то же, со стороны верасположенных в несколько рядов по периметру сердечника 3 в отверстии с пружиной. На усеченном торце сердечника 3 установлены штоки 7 с толкателем и крышкой, проходящими через пружины 10 в глубь сердечника 3, а продольная ось сердечника 3 совмещена с каналом 11 для троса 12, один конец которого посредством шарнира соединен с днем 2 СЭ 1, а другой конец троса 12 свободно соединен с круглой пластинкой 14 с отверстием, которая помещена в специальном цилиндре 16, снабженном кольцеобразным упорным фиксатором 17. Свободные концы СЭ 1 соединены с опорной пластинкой 18 посредством упругого гофрированного материала 19 и снабжены внутри кольцеобразным фиксатором 20. Опорная пластинка 18 снабжена отверстиями 21 для заанкеровки устройства к инженерным сооружениям. В другом варианте исполнения в цилиндре 16 сердечника 3 можно вмонтировать дугообразную шкалу с двойной стрелкой и цилиндр имеет наблюдательное окошко, закрытое гофрированным материалом 19,з,п.ф-лы, 13 ил,бьефа; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 2; на фиг,4 - разрез Б-Б, на фиг.2; на фиг,5- разрез В-В на фиг.4; на фиг,б разрез Г-Г на фиг.3; на фиг. 7- то же поперечный разрез; на фиг.8-фрагмент устройства со штоками и пружиной; на фиг,9 - фрагмент устройства шарика с пружиной; на фиг.10 - соединение троса с дном корпуса и подвижной пластинкой; на фиг.11 - вариант регистрирующегомеханизма в виде стрелки и дугообразной шкалы; на фиг.12 и 13- возможные внешние формы устройства.Устройство состоит из силовоспринимающего элемента (СВЭ) в виде стакана 1 с дном 2, насаженного на корпус в виде усеченно - конусообразного сердечника 3 посредством утопающих шариков 4, расположенных в несколько рядов по периметру сердечника 3 в цилиндрическом отверстии 5 с пружиной 6, На усеченном торце сердечника 3 установлены штоки 7 с толкателем 8 и крышкой 9, проходящими через продольные пружины 10 вглубь сердечника 3, а продольная ось сердечника 3 имеет канал 11 для троса 12, один конец которого посредством шарнира 13 соединен с дном 2 корпуса 1, а второй конец троса свободно соединен с круглой пластинкой 14, с отверстием 15, которая помещена в специальном цилиндре 16, снабженный кольцеобразным упорным фиксатором 17. Свободные концы цилиндрического СВЭ 1 соединены с опорной пластинкой 18 посредством упругого гофрированного материала 19 и снабжены внутри кольцеобразным фиксатором 20, Внутренняя поверхность цилиндрического СВЭ 1 строго описывает форму сердечника 3. Опорная пластинка 18 снабжена отверстиями 21 для заанкеровки устройства к инженерным сооружениям,В другом варианте исполнения в цилиндре 16 сердечника 3 можно в вмонтировать дугообразную шкалу 22 с двойной стрелкой 23. Цилиндр 16 имеет наблюдательное окошко 24, закрытое гофрированным материалом 19.Устройство работает следующим образомПри воздействии ударной волны (селевого потока, снежной лавины) СВЭ 1 перемещается вдоль сердечника 3, закрепленного на опорной пластинке 18, при этом штоки 7 и боковые шарики 4 утопаются, оказывая сопротивление движению СВЭ 1, которое вынуждает перемещение троса 12 вдоль канала 11, при этом трос 12 приникает через центральное отверстие 15 в круглой пластинке 14. Глубина проникновения характеризует силы давления. При возврате СВЭ 1 в исходное положение круглая пластинка 14 с тросом 12 свободно перемещается в цилиндре 16 в направлении СВЭ. При повторном сильном ударе селевого потока круглая пластинка 14, перемещаясь, упирается на кольцеобразный фиксатор 17, при этом трос 12 еще дальше проникает в отверстие 15 круглой пластинки 14. Проникновение осуществляется или вращением троса 12, или врэщени 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ем круглой пластинки 14 за счет спиралеобразной поверхности троса 12, Такой характер проникновения троса 12 в пластинку 14 связан с движением вращения и линейное перемещение СВЭ 1,При использовании дугообразной шкалы 22 одна из ее стрелок 23 перемещается только вперед, оставаясь на фиксированном месте при возврате СВЭ 1 в исходное положение, а вторая стрелка 23 возвращается назад с СВЭ 1, так как она соединена с тросом 12. Деление шкалы 22 обрабатывается специальным раствором, фиксирующим и передающим сигнал о прохождении стрелки 23, Сигнал поступает в измерительный прибор для записи, В других вариантах в месте круглой пластинки 14 и дугообразной шкалой 22 (не показаны) ставятся упругая балка с наклеенными тензорезисторами на подобие (2,5) или механический силомер,Устройство предварительно тарируется на динамическом стенде на расчетные ударные нагрузки в зависимости от скорости селевого потока, Шарнирное 13 соединение троса 12 с СВЭ 1 связано с тем, что СВЭ 1 при взаимодействии с селевым потоком вращается линейно - поступательно, перемещаясь как в продольном, так и в поперечном направлениях. При таких сложных перемещениях СВЭ 1 шарнир 13 обеспечивает тросу 12 свободное движение,Использование троса 12 связано с тем, что он как податливый материал более приспособлен на различные виды воздействия и исключает заклинивания при движении его через продольный канал 11 сердечника 3 и как спиралеобразный стержень, вращаясь сам или заставляя вращаться круглую пластинку 14, проникает в отверстие 15,Круглая пластинка 14 устанавливается в упор на кольцеобраэный фиксатор 17, с таким расчетом, чтобы при малейшем перемещении СВЭ 1 трос 12 мог проникнуть в отверстие 15 пластинки 14,Для регулирования глубины цилиндра 16 переставляется фиксатор 17 в другие желобы,Для периодического наблюдения за перемещением троса 12 в цилиндре 16 на сердечнике 3 предусмотрено боковое окошко 24, прикрытое гофрированным материалом 19, который защищает измерительный механизм 14,22 от проникновения различных примесей и от атмосферных воздействий. Толкатель 8 штока 7 с пружиной 10 перемещается только вглубь сердечника 3, а для устранения перемещения толкателя в обратном направлении ус 1613089тановлена крышка 9, Штоки 1 при состоянии покоя слегка прикасаются ко дну 2 СВЭ 1. При сборке устройства сначала устанавливаются все поперечные и продольные пружины 6 и 10 шарики 4, штоки 7 и одевают на сердечник 3 СВЭ 1 и его положение фиксируется кольцеобраэным фиксатором 20, который препятствует выскакиванию СВЭ 1 при обратном перемещении его. Фиксатор 20 при первоначальном положении должен прикасаться к крайним рядам шариков 4.При установке дугообразной шкалы 22одна стрелка 23 синхронно перемещается с СВЭ 1, так как одна соединена с тросом 12, а другая, не связанная с тросом 12, перемещается за счет стрелки, соединенной с тросом 12 и фиксирует только максимальное показание шкалы 22.Жесткость устройства зависит от количества пружин 6 и 10 и их диаметров.Устройство приспособлено для измерения давления селевого потока любой мощности,Установка в цилиндре 16 разновидностей измерительных механизмов зависит от цели постановленных задач, отдаленности от источника питания и продолжительности времени измерения давления.Внешняя форма устройства можетбыть сферической, прямоугольной и т,д. (фиг.12 и 13).В качестве гофрированного материаламожно использовать кольцеобразные податливые материалы, расположенные телескопически, щель между СВЭ 1 и сердечником 3 регулируется диэметром шариков 4 в зависимости от мощности ударов.Количество рядов шариков 4 по периметру сердечника 3 не должно быть но меньше двух, э количество шариков 4 в каждом ряду должно быть не менее трех. Такое максимальное число шариков и их рядов связано с тем, чтобы цилиндрически корпус при взаимодействии с селевым потоком перемещался параллельно относительно сердечника, не допуская заметных перекосов. Количество штоков 1 должно быть не менее трех, Это связано с тем, чтобы улавливать случайные перекосы корпуса и устанавливать качественный характер распределения давления потока по периметру дна корпуса. Шарики и штоки должны быть установлены симметрично. Симметричность нужна для сохранения парарэллельности движения корпуса относительно сердечника, а также для создания равнопрочности несущих элементов устройства,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Круглая форма подвижной пластинки 14 позволяет свободное вращение и перемещение ее вдоль цилиндра 16.Для определения давления потока по высоте и ширине русла к сооружению прикрепляется несколько устройств, В случае занесения устройства селевыми отложениями его извлекают из-под слоя и по глубине проникновения троса 12 в отверстия 15 круглой пластинки 14 и по данным тарировочной таблицы устанавливают давления на расчетный участок сооружения,Применение предложенного технического решения повышает эксплуатационную надежность устройства за счет обтекаемости и упрощений внешней формы конструкции исключения примесей во внутрь, заклинивания, усталостных напряжений и замедления процесса коррозирования деталей устройства; повышает точность измерения эа счет улавливания любых незначительных движений корпуса, изоляции чувствительных элементов иэмерительНого механизма от корпуса и от атмосферных воздействий, при этом уменьшается их влияние на показание прибора и зэ счет многовариантности измерительного механизма,Формула изобретения 1, Устройство для измерения максимального усилия, содержащее корпус, на котором закреплен датчик максимального перемещения, силовоспринимающий элемент с возвратным механизмом, установленный с возможностью продольного перемещения относительно корпуса и связанный с датчиком максимального перемещения, отлича ющееся тем,что,сцелью повышения надежности, в нем силовоспринимающий элемент выполнен в виде цилиндрического стакана с коническим внутренним отверстием, корпус выполнен в виде размещенного с зазором внутри стакана усеченного конуса сквозным осевым и глухими радиальными отверстиями, расположенными вдоль образующей и равномерно .по периметру поверхности конуса, причем малое основание усеченного конуса обращено ко дну стакана, возвратный механизм выполнен в виде подпружиненных шариков, установленных в радиальных отверстиях корпуса, при этом свободный торец стакана связан с корпусом через прокладку иэ упругого материала, а датчик максимального перемещения связан с силовоспринимающим элементом через гибкую связь, размещенную в сквозном осевом отверстии усеченного конуса. 2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введены подпружинен 1673889ные штоки, установленные на малом основании усеченного конуса и обращенные ко дну стакана, и ограничитель перемещения в виде кольцевой шайбы, установленной навнутренней конической поверкности силовоспринимйющего элемента.167388972Составитель М,Жуковедактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор О. Кундри аказ 2911 Тираж 338 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-иэдагельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101