Устройство для определения угла наклона подвижного объекта Советский патент 1984 года по МПК G01C9/08 

о

00

vj

Изобретение относится к измерительной техника, в частности к приборам для контроля качества монтажа и технического состояния армировки шахтных стволов.

Известшл устройства для измерения угла наклона движущихся объектов, выполненные в виде маятниковых систем с регистраторами отклонений маятника 1.

Основныгл недостатком таких устройств является то, что для создания вертикально направленной силы используется мг ссивный груз (маятник). Вследствие этого, возникакйдие при движении объекта усксдаёния и вибрации, взаимодействуя с массой маятнит ка, обуславливают возникновение сил, отклоняющих его от положения равновесия, внося тем самым значительные погрешности в измерения.

Применяемые в таких устройствах компенсаторы для сш1жения их восприимчивости к вибрациям и ускорениям имеют сложные конструкции и снижают -чувствительность устройств. ; Наиболее близким к изобретению |по технической сущности является устройство для опр.еделения и непре рывной записи углов наклона направляющих проводников шахтных стволов, представляющее собой задемпфированный жидкостью астатический маятник на упругой подвеске, снабженный пластинчатым ксялпенсатором ускорения. Конструктивно устройство выполнено в виде заполненного жидкостью резервуара, в дне которого консольно защемлена плоская прямоугольная пружина с грузике маятником) на -свободном конце. К грузику, вьше центра его тяжести, прикреплена упругая пластина. Поскопько и в этом случае в качестве задающей вертикгшьное направление системы используетая упруго закрепленный маятник, восприимчивость устройства к ускорениям и вибрации также невысокая .

Время полного успокоения маятника после прекращения действия на него ускорений, которое является основной характеристикой подобиях угломерных приборов, соствляет не менее 5 с. Вследствие этого выполнение измере,ний с помощью таких устройств осуществляется на очень медленной ско-, рости движения измерительных гтриборов по проводйикам (не более Г м/с. Это, в свою очередь приводит к длительным непроизводительным простоям шахтных стволов на время выполнения измерительных работ. Повышение же движения измерительных приборов по проводникам вызывает значительное увеличение сшибок измерений, целью изобретения является повышение точности и скорости измерений.

путем уменьшения восприимчивости устройства для определения наклона к возникающим в процессе измерений линейньм и угловым ускорениям.

Для достижения этой цели, в устройстве, содержащем заполненньгй жидкостью резервуар, консольно закрепленные в нем упругие пластины с укрепленным на их свободных концах чувствитель(шм элементом и регистратор его положения, упругие пластины закреплены в верхней части резервуара, чувствительный элемент выполнен в виде поплавка, боковая часть которого скошена и имеет светоотражакяцее покрытие, напротив которого в стенке и в дне резервуара установлены источник света и регистратор.

На фиг.1 показано устройство, вид; на фиг.2 - схема сил, действующих на поплавок.

Устройство содержит заполненный жидкостью резервуар 1, верхняя часть которого закрыта крышкой 2. В крышке 2 жестко защемлены две плоские пластиаы 3, выполнен{&1е из упругого материала (сталь, латунь и др.. К нижним концги пластин 3 прикреплен поплавок 4, выполненный в виде пустотелоЛ герметичной оболочки или из материала с более легким удельным весом, чем у жидкости (корок, пеноплас та и др.} Одна из боковых сторон поплавка 4 выполнена сксшенной и имеет светоотражающее (зеркальное/покрытие S. В дне 6 резервуара 1 и в одно из его боковых стенок 7 установлены светособирающие линзы 8 и 9. Под линэол 8 установлен источник 10 света, а перед линзой 9 - регистратор 11 с кассетой для фотопленки 12. По углам к крышке 2 прикреплены кронштейны 13, несущие направляющую рамку 14.

В качестве : идкости используют спиртоглицериновую или силиконовую смеси. Заливку жидкости в резервуар 1 и выпуск из него воздуха осуществляют через отверстия в крынке 2, закрываемые пробками 15 и 16. С целью устранения разности давления в атмосфере и внутри устройства пробка 15 имеет упругую диафрагму 17.

При выполнении профилировочных работ устройства устанавливают на каретки (не показаны которые при измерениях прокатывают по проводникам. Двигаясь по проводнику, каретка с устройствами повторяет все его искривления. На вертикальных участка проводников сила Рд (фиг.2)/стремящаяся в соответствии с законом Архимеда вытолкнуть поплавок 4 нз жидкости,параллельна реакциям плоских пластин 3 и уравновесится ими. В устройстве жидкост кроме демпфирования колебаний попла ка 4 используется также и для созда ния вертикально направленной силы Р«. В месте искривления проводника СИЛОЙ Р , направленной соглас но упомянутому закону Архимеда вертикально вверх, и направлением реакции Р|,, рЦ пластин 3 образуется угол d , Вертикгшьная составляющая Р по прежнему уравнов мпиваетГорИЗОНТёШЬся реакциями Pf, и ная составляющая Рд смещает попла вок 4 параллельно оси горизонтгшьной плоскости-. При этом луч света регистрируется на фотопленке 12 регистратора 11. Регулировка чувствительности уст ройства .(величины отношения приращений смещения поплавка к углу наклона устройстваJ осуществляется из менением рабочей длины Рр упругих пластин 3, достигаемым передвиже нием направляющих рамок 14 по кронштейнам 13. В результате.конструктивного исполнения чувствительного элемента устройства в виде упруго.подвешенного в жидкости поплавка обеспечивается создание вертикгшьно направленной силы такой же величины, как и у маятниковых датчиков, но масса поплавка при этом значительно меньше, чем масса маятника. ТгГк7 например, для создания вертикгшыю направленной силы в 0,01 Н маятника из стали 14,5 г. Мас коркового поплавка, способного создать такую же вертикально -направ енную силу, не превышает 3,2 г. При асчете масс в обоих случаях в качестве жидкости принят глицерин. Вследствие отмеченных при одних и тех же значениях ускорений силы, отклоняющие чувствительный элемент от положения равновесия, у легкого поплавка будут значительно меньшими, чем у более массивного маятника. Этим достигается снижение восприимчивости датчика к возникакпщм в процессе измерений угловым и линейным ускорениям и обеспечивается повыиеиие точности измерений. Лабораторные испытания устройства показали,что его восприимчивость к линейным и угловым ускорениям невысокая. В частности время полного успокоения чувствительного злемента после снятия возмущения в несколько раз меньше, чем у ана логичных датчиков известной конструкции, и не превышает 6 ,5 и 2,5 с при действии соответственно линейных и угловых 7сксч ений. Использование устройства с такой характеристикой при профилировке проводников позволит повысить скорость движения измерительных кареток и тем ccu«iM сократить непроизвольные простои шахтного ствола в период проведения измерений. . Суммарная экономическая эффективность от внедрения изобретения, в промьаиленность будет зависеть от конкретных условий его использования и ориентировочно составит 0,5-1,6 млн.руб. в год.

/

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА, преимущественно для профилографов проводников в шахтных стволах, содержащее заполненный жидкостью резервуар, консольно закрепленные в нем упругие пластины с укрепленным на их свободных концах чувствительным элементом, и регистратор его положения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности искорости измерений путем уменьшения влияния линейных и угловых ускорений на результаты измерений, упругие пластишл закреплены в верхней части резервуара, чувствительный элемент выполнен в виде поплавка, боковая часть которого скошена и имеет светоотражающее покрытие, напротив которого в стенке и в дне резервуара установлены источник све-5S та и регистратор. (Л