Устройство для измерения параметров движения платформы ударной установки Советский патент 1983 года по МПК G01P3/36 G01P3/489 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь овано в ударных испытательных стендах, в которых ударное ускорение формируется в результате упругого или упругопластического соударения двух жестких тел. Соударение в них происходит через промежуточный элемент, называемый тормозным элементом,

Известное устройство, предназначенное для измерения скорости встречи и отскока платформы ударного стенда, основано на фиксировании времени прохождения известной, мерной базой, закрепленной на днижущейся платформе стенда, неподвижного чувствительного элемента. Чувствительный элемент по возможнос закрепляется так, чтобы,можно было зафиксироватьВремя прохождения мерной базы непосредственно перед началом формирования удара и сразу по окончании удара 1.

К недостаткам этого устройства следует отнести наличие неустранимых в данном устройстве дополнительных погрешностей, связанных с тем, что фиксирование прохождения мерной базой фотоприемника не в момент окончания ударного импульса, т.е. не в момент отделения платформы от тормозного элемента, а спустя некоторое время, нужное для того, чтоёы платформа прошла расстояние от тормозного элемента до чувствительного элемента, а так как платформа после удара, как правило, тормозится в улавливающем устройстве,то к чувствительному элементу платформа приходит потеряв часть своей скорости, т.е. в измерениё скорости отскока вносится определенная погрешность. Более того, величина этого расстояния не постоянна, так как и нее, как переменная, входит величина, на которую деформировался тормозной элемент в процессе соударения. Величина этой деформации зависит от множества факторов - скорости соударения, массы платформы, свойств материала, из которого изготовлен тормозной элемент, и т.д., теоретически эту величину можно рассчитать, но йрактически это невыполнимо, так как потребовало бы перед каждым экспериментом значительного количества .разнообразных измерений и математических расчетов. Кроме того, погрешность геометрических размеров тормозного элемента также сказывается на величине деформации и следовательно требуется производство тормозных элементов по весьма высокому классу точности, а так как тормозной элемент является сменной .деталью однократного использрвания, то это существенно повышает затраты при испытательных и градуировочных работах. Кроме того, в этом устройстве для получения конечной информации требуется ручная обработка осцилограммы оператором и арифметические вычисления, что .также снижает точность и ухудшает производительность труда.

Известно также устройство для измерения скорости платформы ударной установки, которое содержит растровый обтюратор, закрепленный на свободно падающей платформе ударной установки, фотодатчик, закрепленный неподвижно, к выходу фотодатчика подключена цепь, содержащая. последовательно соединенные формирователь, ключ, счетчик, цифровой индикатор, а также цепь из последовательно соединенных триггера и ждущего мультивибратора, причем триггер одним из входов подключен к выходу формирователя, а выход ждущего мультивибратора подключен к управляющему входу ключа. Устройство имеет блок, вырабаты ;. вающий сигнал для установки устройсва в исходное состояние, вьоход этого блока подключен ко вторс 1у входу триггера и входу установки в нуль счетчика 2.

Однако данное устройство обладая достаточно высокой точностью измерения скорости поступательного перемещения не может быть приспособлено для измерения .скорости отскока платформы ударного стенда, так как известно достаточно простых и надежных технических решений, реализация которых позволила Йы осуществить запуск измерителя скорости в нужный момент времени, т.е. в момент отделения платформы ударного стенда от тормозного элемента.

Цель изобретения - повышение точности измерения скорости отскока платформы ударной установки путем устранения временного разрыва между моментом окончания удара и моментом начала измерения скорости отскока.Кроме того,сокращение трудозатрат, связанных с подготовкой экспериментов,а также упрощение в целом измерительного комплекса,обслуживающего ударную установку,путем совмещения функций измерителя скорости отскока платформы в одном устройстве, .

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров движения платформы ударной установки, содержс1щем растровый обтюратор, закрепленный на платформе ударного стенда, блок установки в исходное состояние, ждущий мультивибратор, первый триггер и последовательно соединенные фотодатчик, формирователь, первый ключ/ первый счетчик импульсов и первый индикатор, при этом вход установки еди.ницы первого триггера подключен к выходу формирователя, а выход блока установки в исходное состояние соединен со входами установки нуля первого триггера )и первого счетчика, тормозной элемент выполнен электропроводным и изолирован от . узла ударной установки, в котором он закредляется, с помощью электроизолирующей прокладки и введены два ключа, три триггера, два элемен,та ИЛИ, второй счетчик и второй индикатор, причем электропроводный тормозной элемент электрически подключен ко входу установки единицы второго триггера, вход установки нуля которого соединен со вторым входом второй схемы ИЛИ, со входом установки единицы третьего триггера, со входом установки нуля второго счетчика и с выходом блока установки в исходное состояние, а выход - с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого подключен к выходу формирователя и к информационному входу третьего ключа, а выход - КО входу установки единицы четвертого триггера и ко второму входу первой схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом первого триггера, а выход через звдущий мультивибратор - со входом установки нуля третьего триггера и с первым входом второй схемы ИЛИ, которой подключен ко входу установки нуля четвертого триггера, выход которого соединен с управляюЙ1им входом третьего ключа, выход которого через второй счетчик под ключен ко входу второго индикатора, при этом выход третьего триггера соединен с управляющим входом первого ключа.

На фиг. представлена структурная схема устройства; на фиг.2 эпюры сигналов.

Устройство содержит растровый обтюратор 1, закрепленный наплатформе 2, электроизолирующую прокладку 3 меязду электропроводньм тормозньм элементом 4 и узлом ударного стенда 5, в котором он закреплен, фотодатчик 6, формирователь 7, первый ключ 8, первь1й счетчик 9, первый индикатор 10, второй 11, и третий 12 ключи, второй счетчик 13 и второй индикатор 14, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, первый 17, второй 18, третий 19 и четвертой 20 - триггеры ждущий мультивибратор 21 и блок уста.новки в исходное состояние 22. Иы формация о скорости встречи платфор. мы записывается в виде кода в первом счетчике 9 и отображается первым индикатором 10, а о скорости

отскока платформы - во втором счетчике 13 и отображается на втором индикаторе 14.

В процессе движения платформы 2 растровый обтюратор 1 пересекает

световой поток сформированный фотодатчиком б и модулирует его, на выходе фотодатчика наблюдается сигнал 23, на выходе формирователя 7 имеется этот же сигнёШ 24,

нормированными фронтами и амплитудой.Перёд началом измерения первый 9 и второй 13 счетчики находятся )в нулевом состоянии, триггеры первый 17, второй 18 и четвертый 20 в

нулевом состоянии, третий триггер 19 в единичйом состоянии, первый ключ 8 открыт сигналом с третьего триггера, второй 11 и третий 12 ключи заперты сигналами со второго

и четвертого триггеров соответственно. Фронт первого же импульса/ поступившего с ;выхода формирователя на вход установки-единицы первого триггера переведет его в единичное состояние и далее этот триггер останется в единичном состоянии на все время измерения, импульсы с выхода формироват еля на него не будут действовать (см. поз. 27 фиг,2). Фронт перехода От нулевого в

единичное состояние через первый элемент ИЛИ 15 поступает на запуск ждущего мультивибратора 21, который начинает генерировать первый импульс (поз.28 фиг.2). По окончании

этого импульса его задний фронт

устанавливает третий триггер в нулевое состояние (поз.29 ), апервый ключ, связанный с третьим триггером, закрывается, поступление

импульсов на вход первого счетчика, продолжавшееся с момента первого пересечения светового пото«а в фотоприемнике и до ркончания формирования первого импульса ждущего муль

тивибратора прекращается, т.е. на вход счетчика проходит .пачка импульсов (поз.30 фиг.2). Вели при этом длительность импульса, вь1рабатываемого ждущим мультивибpaTOpOM, выбрана из условия:

tr.NlT

где Т. - длительность импульса генерируемого мультивибраторомf

N .- число отсчетов приходящихся на интервал изменения скорости 1 м/с (обычно 1,10,100 ...); h - шаг растрового обтюратораг то количество импульсов в пачке (а ., также и число, записавшееся в счетчике и отобразившееся на индикаторе) будет кратно скорости перемещения растрового обтюратора и, конечно же, скорости платформа. Поскольку четвертый триггер 20 находится в нулевом сосхояйии , то ждутий мультивибратор, присоединенный выходом к efo входу установки нулл через второй элемент ИЛИ 16, не оказьгаает на него никакого влият ния. Место установки фотоприемника б и растрового обтюратора 1 необходимо выбрать так, чтобы процесс измерен я скорости движения платформы закончился до момента начала тор можения элементом, а длину растрового обтюратора необходимо выбрать такой, чтобы она находилась в свето всм потоке в течение всего времени, пока формируется ударный импульс. В момент начала формирования ударно импульса (поз.25 фиг.2) платформа приходит в соприкосновение с тор.мозным элементом 4 и черюз металлические элементы конструкции заземляет его, На входе установки едини цы второго триггера 18 формируется импулвс (поз.26 фиг.2), задний фронт которого переводит его в единичное состояние .(поз.31,фиг.2). Сигналом с этого триггера открывает ся второй ключ 11 и первый же импул с выхода формирователя, возник111Ий| в результате обратного даижения платформы после формирования ударно го импульса, пройдя через этот ключ и первый элемент ИЛИ 15, Зсшус кает ждущий мультивибратор 21, а также переводит четвертый триггер 20 в единичное состояние (поз.32, . фиг.2) при a-foM открывается связанный с четвертым триггером третий ключ 12 и на вход второго поступают импульсы с выхода формирователя, возникшие в результате послеударного движения платформы ударной установкиW Эти импульсы будут поступать пока не сформируется второй импульс в ждущем мультивибраторе 21. Задним фронтом второго импульса мультивибратора через второй элемент ИЛИ 16 четвертый триггер 20 переводится в нулевое состояние и закрывает третий ключ 12. На вход второго счетчика 13 проходит пачка импульсов (поз.33, фиг.2), количество импульсов в которой (а также число, записавшееся во втором счетчике и отобразившееся на втором индикаторе) будет равно или кратно скорости перемещения платформы после формирования ударного импульса. Поскольку третий триггер 19 при этом находится в нулевом состоянии, то второй импульс с выхода ждущего мультивибратора не окажет на него/ а следовательно, и на результат измерения скорости встречи платформы с тормозйым элементом записанным в первом счетчике 9 никакого влияния. Измерение скорости отскока пла тформы начинается непосредственно в момент окончания ударного импульса и тем самым устраняется временной разрыв между моментом окончания ударного импульса и моментом начала измерения скорости отскока платформа ударной установки, а следовательно и устраняется св занная с этим погрешность измерения скорости отскока. Кроме, того, появляется возможность снизить требования к° допускам изготовления тормозного элемента и к механическим свойствам материала тормозного элемента, так как величина деформации не будет сказываться на точность измерения скорости отскока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ УДАРНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее растровый обтюратор закрепленный на ;платформе ударного стенда, блок установки в исходное состояние, ждущий мультивибратор, перв11ай триггер и последовательно соединенные фотодатчик, фо широватель, первый ключ, первый счетчик импульсов и первый индикатор, при этом вход установки единицы первого триггера подключен к выходу формирователя, а выход блока установки в исходное состояние соединен со входг1ми установки нуля первого триггера и первого счетчика, отличающееся тем, что, с целью повыЕоения точноети измерения скорости отскока платформы ударной установки, тормозной элемент выполнен электропро- водным и изолирован от ударной установки с помощью электроизолирующей прокладки и введены два ключа , три триггера, два элемента ИЛИ, второй счетчик и второй индикатор, причем электропроводный элемент подключен ко вкоду установки единицы второго триггера, вход установки нуля которого соединен со вторым входом второй схемы ИЛИ, со входом установки единицы третьего триггера, со входом установки нуля второго счетчика и с выходом блока установки в исходное состояние, а выход с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого подклюi (Л чен к выходу формирователя и к информационному входу третьего ключа, а выход - ко входу установки единицы четвертого триггера и ко второму входу первой схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом первого триггера, а выход через ждущий мультивибратор - со входом установки нуля третьего триггера ис первым входом второй схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу установки нуля четвертого триггера, выход которого соединен с управлякнцим вхояом третьего ключа, выход которого через второй счетчик подключен ; ко входу второго индикатора,, при ; этом выход третьего триггера соединен с управляющим входом первого ключа.