Силовая рама шестикомпонентного градуировочного стенда Советский патент 1983 года по МПК G01L25/00 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в градуир вочных стендах .

Известна рама градуировочного стенда на нагрузки 10-100 кг, содержащая жесткую металлоконструкцию на которой закреплен поворотный механизм с градуируемым динамометром

Недостатком является то, что для обеспечения -требуемой точности градуировки эта рама должна иметь больглую жесткость во всех направлениях. С увеличением нагрузок растут габариты рамы и увеличивается металлоемкость .

Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является рама ыестикомпонентного градуировочного стенда, сьдержащая основание, выполненное в виде двух взаимно . перпендикуляршах балок, закрепленных шарниршли на опорной плоскости, и связанных с двумя вертикальными стоикшии . .

Однако указанная ра.ма не обеспечивает достаточной точности задания сил при нагрузках 10 т и вьлие, так как система координат стенда (линий приложения сил) базируется на раме, деформирующейся под их действием.

Цель изобретения -повышение точности градуировки.

Поставленная цель достигается тем, что в силовую раму шестикомпонентного градуировочного стенда, содержащую две стойки и основание,, выполненное в виде двух взаимно перпендикулярных балок, закрепленных двумя шарнирами на опорной плоскости, и соединенное с первой .стойкой, а также задатчики усилий для связи силовой рамы и градуируемого динамометра, введены второе основание, нейтральная плоскость которого СОВпадает с нейтральной плоскостью первого основания, и четыре шарнира, при этом второе основание состоит из двух взаимно перпендикулярных балок, соединено с второй стойкой и закреплено на первом основании тремя шар.нирс1ми, центры враидения которых расположены в нейтральной плоскости оснований, причем один из шарниров расположен на вертикальной силовой оси стенда, а два других - на вертикальных осях стоек в координатных плоскостях стенда, вт9Рое основание связано с опорной плоскостью шарниром, расположенным под второй стойкой, при этом все шарниры, соединенные с опор/ной плоскостью, расположены в точках соединения оснований.

На чертеже показана силовая рама вместе с шестикомпонеитным градуировочным стендом.

faMa состоит изпервого основания, выполненного в виде 2-х взаимно перпендикулярных балок 1 и 2, соединенных Г-образно. К свободному концу балки 1 присоединена вертикальная стойка 3. Основание прикреплено к опорной плоскости двумя упругими шарнирами 4 и 5, причем шарнир 4 расположен под вертикальной осью стойки 3, шарнир 5 имеет своей осью симметрии вертикальную ось 6 системы координат стенда. При этом центры вращения шарниров 4 и 5 лежат в вертикальной плоскости системы координат стенда на линии пересечения с нейтральной плоскостью оснований. На чертеже шарниры условно показаны ниже линии пересечения.

Свободный конец балки 2 связан с балкой 7 второго основания, распо ложенного вокруг первого основания, упругим шарниром 8, центр вращения которого находится на общей нейтральной оси 9 балок 2 и 7. При этом центры вращения шарйиров 8 и 5 лежат в другой вертикальной плоскости систеьвл координат стенда. Балка 7 второго основания соединена с балкой 10, расположенной вокруг балки 1, шарнирами 11 и 12, расположенн ыми на общей нейтральной оси 13 балок 1 и 10 в точках расположения шарниров 4 и 5. На чертеже шарнир 12 условно смещен от вертикальной оси. Общие нейтральные оси обоих оснований 9 и 13 пересека отся в точке, расположенной на вертикальной оси 6 системы координат стенда. Плоскость, в которой расположены оси 9 и 13, будет общей нейт альной плоскостью первого и второго оснований.

Валка 7 соединена с вертикальной стойкой 14 и закреплена на опорной плоскости шарниром 15, расположенным под вертикальной осью стойки 14. Шарнир 15 и шарнир 8 лежат в одной точке. На р.аме размещается шестикомпонентный градуировочный стенд. Градуируемый динамометр 16 своим основанием закреплен в поворотной раме 17. Передний конец динамометра 16 установг лен в градуировочном приспособлении 18, с которым связаны шарнирами задатчики 19 силы и момента, расположённые попарно в координатных плоскостях стенда и шарнирно соединенные с бгшкой 20, связанной двумя шарнирами со стойками 3 и 14 и с балкой 1. С этими хе стойками и балками (шарнирно) соединены домкраты 21, которые другим своим концом шарнирно соединены с поворотной рамой 17. Положение градуировочного приспособления в пространстве контролируется шестью датчикаг м 22 положения.

При градуировке динамометра 16 к нему прикладываются известные силы

и моменты посредством задатчиков 19 Это вызывает деформацию динамометра и перемещение в пространстве приспое собления 13. Датчики 22 положения фи СИРУ1ЭТ это отклонение и выдают команду на прив,од домкратов 21. Последние перемещают поворотную раму 17 вместе с основанием динамометра до тех пор, пока приспособление 18 не вернется в пре;; нее положение.

Точность градуировки определяется взаимной перпендикулярностью и параллельностью цепочек задатчиков

19силы и момента, т.е. перпендикулярностью и параллельностью воображаегялх линий, проходящих через шарнры, соединяющие задатчики 19 с приспособлением 18 и балками 20. Направления задаваемых .сил должны совпадать с системой координат стенда,

а плоскости задаваемых моментных пар -- с координатньяда плоскостями стенда. :

Постоянное положение в пространстае приспособления 18, следовательно, и группы шарниров задатчиков, связанных с ним, контролируется и поддерживается датчиками 22 положения.

Постоянное положение в пространстве шарниров, расположенных на нейтральной оси балок 20 обеспечивается тем, что балки шарнирно закреплен на раме стенда. Деформации возникающие вбалках от действия задаваемых сил, не. передаются -на раму.

Однако при действии вертикальных сил и моментов отклонение поворотной рамы 17 вызовет наклон домкратов 21 и образование осевой составляющей и перпендикулярной к ней,горизонт гшьной составляквдей от силы, развиваемой домкрате Осевая составляющая через шарниры будет передана на бсшку 1, стойку 3, балку

20и замкнется через горизонтальные домкраты 21 на поворотной раме 17. Осевая составляющая, равная 2-5% от задаваемой силы, изгибает стойку 3 в направлении оси весов. Но эта деформация не вызывает вертикального смещения шарниров горизонтальной балки 20, закрепленной на стойке 3 так как изменение вертикального расстояния от шарнира 4 до шарниров горизонтальной балки 20 пропорционально косинусу угла между вертикальной осью, проходшцей через шарнир 4 и .перемеидакадимся шарниром горизонтсшьной балки 20, с вершиной а шарнире 4, т.е. этим

0 можно пренебречь. Такой изгиб CTqnки 3 вызовет изгиб балки 1, кручение балки 2 и изгиб шарниров 8,11 и 12. При этом на второе основание (балки 7 и 1о) и стойку 14 эти деформации

5 не передаются, поэтсму положение в пространстве стойки 14 не изменится. Стойка 14 дефс мации от изгиба стойки 3 испытывать не будет. Другая горизонтальная составлянч дая

0 наклона вертикальных домкратов через балку 2 и шарнир 8 будет передана на стойку 14 и далее через балку 20 и домкраты 21 также замкнется на поворотной раме 17. Эта сос5тавляюиая ие йызовет переметцения шарниров по высоте, а изгиб стойки 14 также не вызовет поворота стойки 3 , так Как второе основание (балки 7 и Ю шарнирно связано с пер0вым основанием

Составляющие силы от наклона горизонтальных домкратов при их нагружении будут на порядок меньше составляющей вертикальной силы, так как эти силы сами меньше примерно на пог

5 рядок. Дефо1 ации от этих составляющих также будут небольшие. Влияние вертикальных составляющих, будет воспринято шарнирами 4,5 и 15. Влияние горизонтальных составляющих, которые

0 на порядок меньше вертикальных, уменьшается увеличением жесткости стоек и оснований в этом направлении.

Трчность градуировки повыаается. за счет постоянного положения в

5 пространстве шарниров задатчиков сил и моментов, закрепленных на балках 20, на линиях задания сил и моментов, параллельных осям координат стенда, и шарнирной развязкой верти0 .кальных стоек через основания.

СИЛОВАЯ РАМА ШЕСТИКОМПОНЕНТНОГО ГРАДУИРОВОЧНОГО СТЕНДА, содержащая две стойки и основание, выполненное в виде двух взаимно перпендикулярных балок, закрепленных двумя шарнкрами на опорной плоскости, и соединенное с первой стойкой, а такке задатчики усилий для связи силовой ра1.1ы и градуируемого динс1мометра, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точности градуировки, в нее введены второе основание, нейтрашьная плоскость которого совпадает с нейтральной плоскостью первого основания, - и четыре шарнира, при этом второе основание состоит из двух взаимно перпендикулярных балок, соединено с второй стойкой и закреплено на первом основании тремя шарнирами, центры вращения которых расположены в нейтральной плоскости оснований, причем один из шарниров расположен на вертикальной силовой оси , стенда, а два. других - на верти§ кальных осях стоек в координатных плоскостях стенда, второе основание (Л связано с опорной плоскостью шарниром, расположенным под второй стойкой, при этом все шарнирны, соединенные с опорной плоскостью, расположены в точках соединения оснований ел со 4; 05