Силоизмерительное устройство

(23) Приоритет 6 01 1. 1/00 ЗЬеударстеанныЯ комитет СССР во делам нзобретеннй н отерытнЯ(088,8) Дата опубликования описания 07, 12,82 В. Я. Яновский, М. ф, Беляев и В, М. Карпсй -".".:Д.,;.,"-:,д .:о, -.-.;,Научно-исследовательский и конструкторский аАфт Е 41 М 1испытательных машин, приборов и средств измерения мас 1."(54) СИЛОИЗМЕРИТЕПЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть ис. пользовано для статической аттестации большегрузных испытательных машин, работающих на сжатие, прессов и рабочих динамометров.5Известны образцовые динамометры сжатия, содержащие упругий элемент и отсчетное устройство 1 .Недостатком этих динамометров яв 1 О ляется ограниченный верхний предел нагрузок.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является силоизмерительное устройство, содержащее нагрузочную плиту, механически связанную через узлы передачи нагрузки с группой симметрично установленных на основании преобразователей силы с силоприемными головками 21 оИзвестное устройство позволяет создать большие нагрузки, но не обеспечивает получение требуемой точности из-за влияния на преобраэова 2тели силы неучитываемых боковых нагруэок,Целью изобретения является повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем,что в устройстве преобразователи силы установлены на основании на подставках с окнами, а узлы передачинагрузки выполнены в виде прямоугольных рамок, верхние поперечины которыхсвязаны с силоприемными головкамипреобразователей силы, а нижние поперечины рамок расположены под преобразователями силы в окнах подставок и кинематически связаны черезконтактные опоры с нагрузочной плитой, выполненной в виде центральнойплощадки с тремя консолями, расположенными через 120 о по ее внешнейповерхности.Кинематическая связь нижних попе.речин прямоугольных рамок с консолями нагрузочной плиты осуществленачерез установленные между ними тра397версц с тремя опорными участками всередине .и по концам траверс.При этом опорные участки, расположенные по концам траверсы, связаны сконсолями нагрузочной плиты, а опорные участки, расположенные в середине траверс, связаны с нижними поперечинами прямоугольных рамок,Опорные участки, расположеннывв середине траверс, связаны с консолями нагрузочной плиты, а опорные. участки, расположенные по концамтраверс,-.с нижними поперечинами прямоугольных рамок двух рядом расположенных преобразователей силы,при этом общее количество преобразователей силы в группе равно шести,На фиг. 1 изображена общая схема силоизиерительного устройства;на фиг. 2 -4 - конкретные вариантцисполнения силоизмерительного уст"ройства., отличающиеся друг от друга конструкциями кинематических связей нижних поперечин нагрузочныхрамок с консолями нагрузочной плиты;на фиг. 5-7-. конструкции контактныхэлементов.Силоизмерительнце устройства(фиг. 1-4) состоят из группы преобразователей 1 силы с силоприемными головками 2, нагрузочной плиты 3 с консолями 4, расположеннымичерез 120 по ее внешней части узлов передачи нагрузки в виде поямоугольных рамок 5 с верхними поперечинами 6 и нижними поперечинами7, траверс 8, подставок 9, контактных элементов - шаров 10 и роликов11 и 12,Преобразователи 1 силы (фиг,1)расположены симметрично по окружности на плите испытательной машины (не показана) и соединены с от"счетными приборами 13,Прямоугольные рамки 5 охватывают каждый преобразователь 1 силытаким образом, что верхние поперечины 6 контактируют. с силоприемными головками 2, а нижние поперечины,7 проходят под основаниями преобразователей 1 силы, установленных на имеющих окна подставках 9,Нижние поперечины 7 кинематически связаны с консолями 4 нагруэочной плиты.Контакт верхних поперечин 6 ссилоприемными головками 2 (фиг.5)осуществлен через шары 10, располо 25 30 35 50 55 женнце в сферических лунках 14 наверхних поперечинах 6 и в сферичес .ких лунках 15 силоприемных головок 2Радиусы этих лунок в 1-1,2 раза больше радиусов шаров 10,Кинематическая связь нижних поперечин 7 с консолями 4 (фиг. 2 и6) осуществлена непосредственно через ролики 11 бочкообразной формы,которые расположены между ними вканавках 16 и 17. Профиль канавок .показан на фиг, 6, их радиусы в 1,11,5 больше радиуса роликов.Во втором варианте конструкции(фиг. 3) кинематическая связь нижних поперечин 7 прямоугольных рамок5 с консолями 4 осуществлена через 1 траверсы 8, на каждой из которых имеются по три опорных участка в1 виде канавок, две и 3 которых (18)расположены по концам,а одна (19)по середине траверсы 8, Траверсыконтактируют с нижними поперечинами.7 через цилиндрические ролики 12(фиг. 7),расположенные в канавках 19траверс 8 и в канавках 21 на нижних поперечинах 7, Траверсы 8 такжеконтактируют с консолями 4 черезролики 12, расположенные в канавках 18 по концам траверс 8 и в канавках 20 на консольных опорах 4.В третьем варианте конструкции(фиг. 4) траверсы 8 контактируютс нижними поперечинами 7 через ролики 12, расположенные в канавках18 по концам траверс 8 и в канавках 2 1 на нижних поперечинах 7 прямоугольных рамок 5 двух рядом расположенных преобразователей 1 силы,В этом случае контакт траверс 8с консолями 4 осуществляется черезролики 12, расположенные в канавках 19 траверс и канавках 20 наконсольных опорах 4,Во всех вариантах конструкцийвместо роликовых опор могут такжеиспользоваться шарнирные пары 22 типа призма-подушка (фиг. 1),Силоизмерительное устройство работает следующим образом.Активная или реактивная сила Р(фиг . 1) прикладывается к центрунагрузочной плиты 3, При этом онаравномерно распределяется через триконсоли 4 и кинематически связанныес ними прямоугольные рамки 5 между преобразователями 1 силы. Неравномерность распределения нагрузок5 97989между преобразователями не должнапревышать 10. Это условие обеспечивается изменением точки приложения .равнодействующей измеряемойнагрузки. 5Повышение точности измерения засчет исключения воздействия на силоприемные головки 2 боковых усилийдостигается следующим образом.При работе силозадающих устано фвок их неподвижная часть перемещается поступательно и создает полезное усилие. При этом возникают боковые смещения и некоторый поворотподвижной части, ограниченные направляющими установки.Бсли объект (в.,данном случае пре- .образователь силы) имеет высокуюжесткость на кручение и сдвиг, т;е .его деформация в этих направлениях 2 рпри смещении подвижной части установки не превышает зазоров в направляющих, то вся боковая нагрузка и1 момент, прежде чем они будут восприняты направляющими, передадутся 2 Зобъекту.Предлагаемое силоизмерительноеустройство имеет три степени свободы в плоскости перпендикулярной направлению вектора основной нагрузки: щперемещение по двум осям в плоскостии вращение относительно вектора нагрузки. В результате этого боковыеусилия и вращающий момент практически не создадут дополнительныхнеизмеряемцх нагрузок на преобразователи силы данного устройства, а целиком воспринимаются направляющимисилозадающей установки,Таким образом, на преобразователи силы неизмеряемые компоненты нагрузки не оказывают действия и точность измерения поэтому возрастает.Применение сил ои эмери тел ьногоустройства позволяет обеспечить аттестацию испытательных машин, прессов и динамометров на большие предельные нагрузки групповым методомс требуемой точностью: 0,1 при ис"пользовании преобразователей 1 силы разряда и 0,54 с преобразователями Ш разряда. Применение группыпреобразователей , нагружаемцх через жесткую нагрузочную плиту, неИобеспечивает такой точности умножения нагрузки, в результате чего стандарт на образцовые переносные динамометры ГОСТ 9500-75) для приборов,8 бна нагрузки свыше 200 тс остается по существу лишенным метрологического обеспеченияКроме того, изобретение позволяет отказаться от создания образцовых и эталонных средств на нагрузки, превышающие разумные пределы.изобретенияформула1, Силоизмерительное устройство,содержащее нагрузочную плиту, механически связанную через узлы передачи нагрузки с группой симметрично .установленнцх на основании преобразователей силы с силоприемнымиголовками, о т л и ч а. ю щ е е с ятем, что; с целью повышения точнос"ти, в нем преобразователи силы уста"новлены на основании .на подставкахс окнами, а узлы передачи нагрузкивыполнены в виде прямоугольных рамок, верхние поперечины которых связаны с силоприемными головками пре"образователей силы, а нижние поперечины рамок расположены под преобразователями силы в окнах подставок и кинематически связаны черезконтактные опоры с нагрузочной1 плитой, выполненной в виде центральной площадки,с тремя консолями, расположенными через 120 о по ее внешнейповерхности,2, Устройство по п. 1, о т л .ич а ю щ е е с я тем, чтр кинематическая связь нижних поперечин прямоугольных рамок с консолями нагрузочной плитыосуществлена через установленные между ними траверсы с тремяопорными участками в середине и поконцам траверс.3 . Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что опорные участки, расположенные по концамтраверс, связаны с консолями нагрузоч"ной плиты, а опорные участки, расположенные в середине траверс, связаныс нижними поперечинами прямоугольных рамок.Устройство по пп, 1. и 2, о хл и ч а ю щ е е с я тем, что опорныеучастки, расположенные в серединетраверс, связаны с консолями- нагрузочной плиты, а опорные участки,расположеннь 1 е по концам траверс,- снижними поперечинами прямоугольныхрамок двух рядом расположенных преобразователей силы, при этом количество преобразователей силы в групперавно шести,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авдеев Б, А. Техника определыя механических свойств металлов, И Иашгиз, 1952, с, 148, фиг. 99.2. Морозов Ю. Н. Испытательнвя 3 техника в строительстве. И., Стройиздат, 1964, с, 138-141 (прототип).979898 расимо оставитель В.ехред С,Мигуно Резак ванова аказ 9345/ Подитета СССРоткрытийкая наб., д н П "П г. Ужгор Проектная ли Тираж 887НИИПИ Государственного кпо делам изобретений13035, Москва, Ж, Рау орректор М. Шаро