Динамометр

О П И С А Н И Е 769369ИЗОБР ЕТЕ Н И ЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительно (22) Заявлено 14,12 авт. свил-ву -8 (21) 2695922/18 51)ЯК 3 С 101 присоединением заявк Государственный комитеткрытии 5) Дата опубликования описания 10.11.8(72) Авторы юзобр етеви шнин, В, ф, Жилицизняков. Сизых, Г. Р.иВ.Н Заявители. Тюменский индустриальный институт и Тюменская теплоэлектроцентрал4) ДИ НАМОМ Изобретение относится к технике контроля,и измерения больших силовых нагрузок ударного характера и может быть использовано в электромеханических динамо- метрах, основанных на применении магнитоупругих преобразователей силы в электрический сигнал и монолитных корпусов, выполненных в виде незамкнутых скоб.Известны электромеханичесиие динамо- метры, предназначенные для эксплуатации в самых тяжелых промышленных условиях. В этих динамометрах магнитоупругий преобразователь - пресс-дуктор, имеющий относительно небольшие размеры, встраивается в массивный корпус, изготовленный из стальной плиты. Конфигурация прорезей в корпусе обеспечивает малую жесткость верхних горизонтальных перемычек в направлении действия усилия, что дает возможность передавать на пресс-дуктор практически все измеряемое усилие, В то же время такая конструкция обеспечивает равномерный и постоянный характер распределения нагрузки в механических контактах между магнитопроводом пресс-дуктора и корпусом динамометра, а также способствует разгрузке пресс-дуктора от горизонтальных составляющих измеряемой силы 11.Пресс-дуктор имеет несколько большие размеры, чем окно в корпусе. Поэтому окно должно принудительно слегка раскрывать.ся, чтобы можно было установить прессдуктор, который при этом оказывается предварительно напряженным примерно до 10% 5 от номинальной нагрузки за счет упругойдеформации перемычек.Однако усилие предварительного поджатия пресс-дуктора, как правило, превышает указанную величину и может достигать 10 ЗОБО от номинальной нагрузки дпнамометра н более.Наиболее близкими по технической сущности являются магнитоупругие дянамометры, содержащие корпус в виде разомкнутой 15 скобы, магнитоупругий преобразователь(пресс-дуктор), установленный с натягом между грузоприемным и опорным плечами скобы, и приспособление для прелварнтельного натяга магнигоупругого преобразова теля, установленное на корпусе и вттполненное в виде нажимного винта, оилопередаюшего шарика и накладки 12.Недостатками этих динамометров являются неравномерность распределения на грузки по виткам резьбы нажимного винта,сопровождаемой к тому же концентрацией напряжений, что неблагоприятно сказывается на несущей способности винтовой кинематической пары, особенно при динамичесЗ 0 кой нагрузке, применение силопередающегоь 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 шарика относительно малых размеров, концентрирующего передаваемую силовую нагрузку от нажимного винта на накладку практически в точке, недостаточная жесткость накладки, воспринимающей нагрузку от шарика и передающей ее на силовоспринимающую плоскость магнитоупругого преобразователя, что способствует появлению гистерезиса от перераспределения нагрузки,Целью изобретения является повышение точности динамометра при.контроле,и измерении динамических усилий,Указанная цель достигается -тем, что в нем силопередающий узел устройства предварительного поджатия преобразователя выполнен в виде четырехзвенного пятиподвижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одно- подвижных и одной плоскостной трехподвижной низших последовательно соединенных кинематических пар, при этом первая вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее ось вращения совпадает с осью цилиндрической полости скобы, причем вторая вращательная кинематическая пара образована цилиндрическими поверхностями двух силопередающих накладок, примыкающих соответственно к ,грузоприемному плечу скобы и преобразователю, а ось вращения эпой пары перпендикулярна оси,первой вращательной кинематической пары и нагрузочной оси преобразователя, при этом плоскостная кинематическая пара образована силовоспринимаюь щей плоскостью преобразователя и плоскостью соответствующей силопередающей накладки,На фиг. 1 изображен .динамометр, ,общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - второй вариант выполнения динамометра; на фиг, 4 - характеристика магнитоупругого преобразователя с комбинирэванным сердечником; на фиг. 5 - деформационная схема динамо- метра.Динамометр содержит монолитный корпус 1, выполненный в виде разомкнутой скобы с опорным 1 и прузоприемным упругими плечами 2 и 3, разделенными между собой сквозной прорезью 4, переходящей в цилиндрическую полость 5 диаметром д. В полости скобы между ее упругими плечами с предварительным натягом установлен магнитоупругий преобразователь 6 типа пресс-дуктор с двумя взаимно перпендикулярными намагничивающей и измерительной обмотками.Устройство предварительного поджатия магнитоупругого преобразователя состоит из упругого элемента, которым является разомкнутая скоба, нажимного винта 7, ввернутого в грузоприемное плечо скобы с 4возможностью взаимодействия с ее опорным плечом, и узла силопередачи, установленного в цилиндрической полости скобы.Силопередающий узел устройства предварительного поджатия магнитоупругюгопреобразователя выполнено в виде четырехз венного пятиподвижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одноподвижных и одной плоскостной трехподвижной низших последовательно соединенных кипематическпх пар. Одна вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой В магнитоупругого преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее ось вращения совпадает с;геометрической осью Х цилиндрической полости скобы, в которой установлен преобразователь,Другая вращательная кинематическая пара образована цилиндрическими поверхностями силопередающих накладок 9 и 10, примыкающих соответственно,к грузоприемному плечу скобы и магнитоупругому преобразователю, а ее ось вращения перпендикулярна соответствующей оси первой вращательной кинематической пары (ось Х) и нагрузочной оси Л преобразователя.Третья плоскостная кинемапическая пара образована силовоспринимающей плоскостью магнитоупругого преобразователя и примыкающей плоскостью соответствующей накладки, установленной между преобразователем и верхней накладкой.Грузоприемное плечо скобы снабжено силовоспринимающим шаром 11, через который на динамометр действует контролируемое усиление Р. Опорное плечо скобы снабжено плоской подошвой 12 и отверстиями под фундаментные болты, при помощи которых динамометр устанавливается и фиксируется на стойке. По первому варианту выполнения динамометра силовоспринимающий шар и плоская подошва расположены соосно с нагрузочной осью магнитоупругого преобразователя (фиг. 1 и 2) В результате на преобразователь передается вся измеряемая силовая нагрузка,По второму:варианту,нагрузочные оси инамометра и магнитоупругого преобразователя смещены друг относительно друга (фиг. 3). Благодаря тому, что нагрузочная ось динамометра проходит между магнитоупругим преобразователем и упругим шарниром, образованным плечами скобы, на преобразователь передается только часть измеряемой силы. Этот вариант выполнения динамометра предпочтителен при контроле больших усилий, достигающих несколько сотен тонн, поскольку. в этом случае происходит смещение верхнего предела измерения динамометра в сторону больших значений измеряемой силы.Динамометр работает следующим образом.При помощи испытательного стенда снимают выходную характеристику ма 11:,итоупругого преобразователя 0=7(Р), где У, - выходное напряжение измерительной обмотки; Р - усилие, сжимающее сердечник преобразователя (фиг. 4).По приращениям выходного сигнала на единицу силы определяют линейный участок характеристики преобразователя и соответствующий ему рабочий диапазон измеряемых сил Р,.В начале рабочего диапазона с некоторым запасом линейности (перекрытие:- ) на характеристике выбирают точку А, по которой определяют величину предварительного поджатия Р, преобразователя для устранен 1 ия нелинейности в начальной части его характеристики и соответствующую этому поджатию величину выодного напряжения У 2.Затем рассчетным или экспериментальным путем определяют необходимую величину первоначальной деформации б упругихплеч скобы, необходимую для обеспечения требуемого предварительного поджатия Рмагнитоупругого преобразователя.Если известна экспериментальная характеристика Ь=(Р) упругого элемента, которым является скоба, то требуемую первоначальную деформацию бупругих плеч скобы вдоль нагрузочной оси преобразователя можно найти графическим путем, исходя из необходимой величины силы предварительного поджатия Рмагнитоупругого преобразователя (фиг. 4).В 1 вертывая в нрузо 1 пр 1 иемиое плечо З,нажимной винт 7 до соприкосновения с опорным плечом 2, осуществляют уйругую деформацию грузоприемного и опорного плеч скобы. Величина этой деформации должна несколько превосходить величину рассчетной деформации.Затем производят установку магнитоупругого преобразователя и силопередаюшнх накладок в цилиндричеокую полость скобы При этом суммарная высота преобразователя,и силопередающих накладок должна быть равнагде д+б - требуемая суммарная высотасилопередающего узла;- диаметр цилиндрической полости;б - рассчетная первоначальнаядеформац 1 ия упругих плеч скобы вдоль нагрузочной осипреобразователя;й - высота преобразователя между силовоспринимающими плоскостями; Й 1 - суммарная высота верхней ии средней силопередающихнакладок в сборе;Ь - высота нижней цилиндриче 5 ской пяты преобразователя,измеренная между силовоспрнннмаюшнми поверхностямн.Подвижность силопередающего узла, установленного свободно в цилиндрической10 полости скобы, равна пяти (два линейныхустановочных перемещения вдоль взаимноперпендикулярных осей Х, У и три угловыхустановочных перемещения вокруг трехкоординатных осей Х, У 1 и Л).15 Таким образом, описанное силопсредаюгцсе кннематическое соединение ограничивает только одно линейное перемещениевдоль ьсртикальной оси У, что вызываетнеобходимость передачи измеряемой силы20 Рмежду звеньями вдоль оси 2,При вывертыванин нажимного винта 7плечи скобы постепенно сближаются между собой, а зьснья силопередающего кинематнческого соединения самоустанавливаются но всем силовоспринимающим поверхностям. После удаления нажимного винтачагнитоупругий преобразователь оказывается сжатым рассчетным усилием Рзасчет упругих деформаций плеч скобы. Из 30 меряемое усилие Рдействует на динамометр через силовоспринимающий шар 11и через снлопередающие звенья передаетсяна сердечник магнитоупругого преобразователя, на выходе которого появляетсяЗ 5 электрический сигнал, пропорциональныйвеличине этой силы.Данная конструкция снлопередающегокинематнческого соединения обеспечиваетравномерный н постоянный характер рас 40 пределсння измеряемой нагрузки в механических контактах между силопередаюшнмизвеньями при любых допускаемых значениях измеряемой силы Р.Формула изобретенияДинамомстр, содержащий корпус, вь 1- полненный в виде незамкнутой скобы с опорным,и гр.зопр 1 иемным плечами, межд которыми в цилиндрической полости с предварительным натягом установлен преобразователь усилия в электрический сигнал, например, магнитоупругий типа пресс дуктор, силовоспринимающ 1 ий шар, расположенный на грузоприемном плече скобы, плоскую подошву, расположенную на опорном плече скобы, и устройство предварительного поджатия преобразователя, 50 выполненное в виде нажимного винта, размещенного в грузоприемном плече скобы с возможностью взаимодействия с ее опорным плечом, н оилопередающего узла, установленного в цилиндрической полости 65 скобы между ее плечами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности динамометра при контроле и .измерении динамических усилий, в нем силопередающий узел устройства предварительного поджатия преобразователя выполнен в виде четырехзвенного пятиподвижного кинематического соединения, составленного из двух вращательных одноподвижных и одной плоскостной трехподвижной низших последовательно соединенных кинематических,пар, при этом первая вращательная кинематическая пара образована цилиндрической пятой преобразователя и цилиндрической поверхностью опорного плеча скобы, а ее осывращения совпадает с осью цилиндрической полости скобы, причем,вторая вращагельная иинематическая пара образована цилиндрическими поверхностями двух силопередающих накладок, примыкающих соотвегственно к грузоприемному плечу скобы и преобразователю, а ось вращения этой пары перпендикулярна оси пер вой вращательной кинематической пары инагрузочной оси преобразователя, при этом плоскостная кинематическая пара образована силовоспринимающей,плоскостью преобразователя и плоскостью соответствую щей силопередающей накладки. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент ФРГ1.081.251, кл, 42 К 7/05,15 опублик. 1960.2 Авторское свидетельство СССРф510656, кл, 6 04 1. И 2, 12.03.74 (прототип),769369 Фиг Ф вчук ректор С. фай филиппова вл едакто Заказ 1228/12НПО Поиск ставитель Н,Техред О,Изд.ударственного к113035, Моск 472 Тираж митета СССР по делам Ж, Раушская наб п. Харьк. фил. пред, Патент 33зобретени4/5 Подписноеи открытий