МАШИНА ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОБРАЗЦОВАЯ Российский патент 1998 года по МПК G01L25/00 

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к образцовым средствам задания и измерения силы в соответствии с государственной поверочной схемой для средств измерения силы по ГОСТ 8.065-85.

Известны механические (рычажные) образцовые силоизмерительные машины [см. ГОСТ 25864-83. Машины силоизмерительные образцовые 2-го разряда. Общие технические требования], а также гидравлические (грузопоршневые) образцовые силоизмерительные машины, в которых единица силы (нагрузка) воспроизводится посредством системы, состоящей из двух гидравлических поршневых пар различных диаметров [см. Б.А.Авдеев, Поверка машин и приборов для механических испытаний материалов, Издательство Стандартов, М. 1969 г. стр. 15 - 20].

Машины состоят из силовой рамы, гидроцилиндра в основании рамы, пульта управления, в котором размещена насосная установка, пусковые устройства и регулирующие клапаны, измерительной колонки, состоящей из гидроцилиндра с поршнем, к нижнему концу которого подвешиваются грузы (меры сил), и распределительного устройства для переключения потока рабочей жидкости в разные полости силового гидроцилиндра для создания растягивающего или сжимающего усилия на градуируемом (поверяемом) динамометре, устанавливаемом в рабочее пространство машины между нижней и верхней опорами силовой рамы.

К недостаткам известных машин следует отнести сравнительно малую производительность градуировки (проверки), зависимость точности воспроизведения единицы силы (нагрузки) от трения в паре силового гидроцилиндра, зависимость передаточного коэффициента от температуры и ступенчатость нагружения [см. Н. С. Чаленко, Методы и средства измерения силы, Издательство Стандартов, М., 1991 г., стр. 51-52].

Этих недостатков лишены наиболее близкие к заявляемой машине гидравлические образцовые силоизмерительные машины фирмы Dartek с наибольшими пределами измерения 2 и 5 MH, установленные на предприятии ПО "Точмаш" г. Одессы [см. Н.С.Чаленко, Методы и средства измерения силы, Издательство Стандартов, М., 1991 г., стр. 51-52].

Машины гидравлические силоизмерительные образцовые фирмы Dartek состоят из силовой рамы, гидроцилиндра, насосной установки, пульта управления с блоками задания, управления, измерения и индикации усилия (нагрузки), соединенных с образцовым датчиком силы, закрепленным на верхней нагружающей плите соосно с гидроцилиндром.

Градуируемый (поверяемый) динамометр устанавливается последовательно с образцовым датчиком силы. Выходное напряжение одного моста образцового электрического датчика силы измеряется регистрирующим прибором градуировочной системы, переключатель которой устанавливается на соответствующий диапазон усилий (нагрузок). Регистрирующий прибор показывает номинальное значение прилагаемого усилия.

Для измерения выходного напряжения градуируемого (поверяемого) динамометра также используется регистрирующий прибор. Печатающее устройство может регистрировать показания обеих регистрирующих приборов.

Второй мост образцового электрического датчика силы подключен к пульту, который с помощью сервогидравлического клапана регулирует усилие (нагрузку), создаваемое машиной.

Недостатком этих машин является регулирование нагрузки по принципу обратной связи в режиме слежения, при котором объективно неизбежны колебания регулируемого параметра - задаваемой нагрузки в реперных точках, зависящие от трения в подвижных элементах и жесткости системы нагружения, что отрицательно сказывается на достоверности результатов градуировок [см. М.Гийон, Исследование и расчет гидравлических систем, Изд-во "Машиностроение", М., 1964 г., стр. 304-332].

Этого недостатка лишена заявляемая машина.

Сущность изобретения состоит в том, что в гидроцилиндре неподвижно установлена втулка с упругоподатливой в радиальном направлении стенкой, сопряженной с плунжером гидроцилиндра с возможностью радиально деформироваться на величину зазора между нею и плунжером под действием давления на ее внешнюю поверхность рабочей жидкости, поступающей из насосной установки через гидрораспределитель в герметичную полость, образованную наружной ее поверхностью и внутренней стенкой гидроцилиндра, в результате чего между втулкой и плунжером создаются силы трения, превышающие величину колебаний нагрузки, вызываемых системой регулирования давления.

Применение в гидроцилиндре деформируемой в радиальном направлении втулки под действием определенной величины давления рабочей жидкости на ее внешнюю поверхность обеспечивает повышенную точность остановок и фиксирование нагрузки на градуируемый (поверяемый) динамометр, что уменьшает погрешность воспроизведения и фиксирования машиной нагрузки в реперных точках и повышает достоверность результатов градуировки (поверки) динамометров.

На прилагаемом чертеже схематично изображена предлагаемая гидравлическая силоизмерительная образцовая машина, предназначенная для градуировки (поверки) образцовых переносных динамометров. Машина включает в себя силовую раму, состоящую из основания 1, колонн 2 и траверсы 3, гидроцилиндр 4, содержащий цилиндр 5, направляющий подшипник 6, плунжер 7, упругоподатливую в радиальном направлении втулку 8, жестко связанную с цилиндром 5 и подвижно сопряженную с плунжером 7, насосную установку, содержащую маслобак 9 и насос 10, регулятор давления 11 с пружиной 12, винтовым механизмом 13 и электродвигателем 14 привода механизма 13 регулирования натяжения пружины 12, электроуправляемый быстродействующий гидрораспределитель 15, гидроаккумулятор 16, образцовый датчик силы 17, силоизмерительный блок 18, электрический блок 19 управления электродвигателем механизма 13 и гидрораспределителем 15. На чертеже также изображен гранулируемый электрический динамометр 20 со своим измерительным цифровым прибором 21, установленный последовательно между плунжерами 7 и образцовым датчиком машины 17.

Рабочая полость 22 гидроцилиндра 4 через регулятор давления 11 соединяется либо с нагнетательной магистралью 23 насоса 10, либо с маслобаком 9 магистралью 24, полость 25 втулки 8 через распределитель 15 также соединяется либо с нагнетательной магистралью 23, к которой подключен гидроаккумулятор 16, либо со сливной магистралью 24. Силоизмерительный блок 18 соединен с образцовым датчиком силы 17 и электрическим блоком 19, который соединен с электродвигателем 14 и электромагнитом гидрораспределителя 15.

В предлагаемой машине упругоподатливая втулка 8 выполнена тонкостенной из прочной закаленной стали, зазор между плунжером и податливой стенкой втулки выполнен минимальным (в пределах 0,04 ... 0,06 мм), благодаря чему достаточно подать в полость 25 втулку 8 малый объем рабочей жидкости под давлением, чтобы выбрать зазор и обеспечить необходимую силу сцепления втулки с плунжером за счет созданных сил трения.

Регулятор давления 11 - это функционально регулируемый за счет изменения натяжения пружины напорный клапан, в котором изменение натяжения пружины осуществляется с помощью электродвигателя и винтового механизма, пропорционально изменению давления изменяется сила, передаваемая плунжером 7 градуируемому (поверяемому) динамометру и образцовому датчику силы.

Силоизмерительные блоки 18 и 21 - цифровые электрические приборы, например, вольтметры с выходом на внешние приборы.

Электрический блок 19 выполняет функции пуска и остановки электродвигателя 14 регулятора давления (нагружения), а также включения и выключения электромагнита гидрораспределителя 15 по командам силоизмерительного блока 18.

Предлагаемая машина работает следующим образом. В исходном положении пружина 12 регулятора давления полностью отпущена, рабочая полость 22 гидроцилиндра 4 соединена через регулятор давления 11 с маслобаком 9, нагрузка на плунжере 7 и, соответственно, на датчике силы 17 и динамометре 20 отсутствует, электромагнит гидрораспределителя 15 отключен, полость 25 втулки 8 соединена с маслобаком 9, между втулкой и плунжером 7 имеется зазор. Затем на силоизмерительном блоке задаются (программируются) ступени нагрузок (реперные точки) градуировки (поверки) динамометра, на которых автоматически происходит остановка нагружения для снятия показаний с силоизмерительного прибора 21 градуируемого (поверяемого) динамометра 20. Далее включается электродвигатель 14 натяжения пружины 12 регулятора давления (нагружения) 11, давление в полости 22 гидроцилиндра повышается, через плунжер 7 усилие передается градуируемому (поверяемому) динамометру 20 и образцовому датчику 17. При достижении реперных точек (ступеней нагружения) от силоизмерительного блока 18 подается сигнал-команда на электрический блок 19, который одновременно включает электромагнит гидрораспределителя 15 и выключает электродвигатель 14. При этом рост нагрузки (давления) прекращается, а за счет высокого давления в полости 25 втулки 8 последняя деформируется в радиальном направлении и за счет сил трения жестко фиксирует плунжер 7 относительно корпуса цилиндра.

Таким образом, образцовый датчик силы и градуируемый (поверяемый) динамометр оказываются в жестком пространстве между плунжером гидроцилиндра и траверсой, изменение нагрузки (или ее колебания) прекращаются, благодаря чему повышается точность снятия показаний с образцового датчика силы и градуируемого (поверяемого) динамометра. Затем нагружение продолжается по команде блока управления за счет сброса давления в полости втулки и включения электродвигателя натяжения пружины регулятора давления.

После отработки цикла нагружения (прямого хода) по всем реперным точкам включается обратный ход двигателя регулятора давления, идет цикл разгрузки градуируемого (поверяемого) динамометра и образцового датчика силы машины (обратный ход) и, также, как и при прямом ходе, с остановками в реперных точках [см. ГОСТ 8.287-78. Динамометры образцовые переносные 3-го разряда. Методы и средства поверки].

Изобретение предназначено для градуировки или поверки образцовых переносных динамометров при их аттестации. Машина содержит силовую раму, силозадающий гидроцилиндр, насосную установку, регулятор нагружения, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, образованный датчик силы, силоизмерительный блок, электрический блок управления гидрораспределителем и детали установки динамометров. В гидроцилиндре неподвижно установлена втулка с упругоподатливой в радиальном направлении стенкой, сопряженной с плунжером гидроцилиндра с возможностью радиального деформирования на величину зазора между нею и плунжером под действием давления рабочей жидкости на ее внешнюю поверхность. За счет этого между втулкой и плунжером создаются силы трения. Техническим результатом является уменьшение погрешности воспроизведения силы и повышение достоверности результатов градуировки динамометров. 1 ил.

Машина гидравлическая силоизмерительная образцовая, содержащая силовую раму, гидроцилиндр, насосную установку, регулятор нагружения, блок управления нагружением, образцовой датчик силы, закрепленный на силовой раме соосно с гидроцилиндром, блок измерения и индикации нагрузки, соединенный с образцовым датчиком силы, опоры для установки градуируемых или поверяемых динамометров в рабочее пространство машины, гидравлические и электрические линии соединений, отличающаяся тем, что машина снабжена быстродействующим электрогидравлическим распределителем, а в гидроцилиндре подвижно установлена втулка с упругоподатливой в радиальном направлении стенкой, сопряженной с плунжером гидроцилиндра с возможностью радиального деформирования ее на величину зазора между нею и плунжером под действием давления рабочей жидкости, подаваемой из насосной установки через быстродействующий электрогидравлический распределитель в герметичную полость, образованную наружной поверхностью упругоподатливой втулки и внутренней стенкой гидроцилиндра, в результате чего между втулкой и плунжером гидроцилиндра создаются силы трения.