Устройство для динамической ударной градуировки датчиков силы Советский патент 1984 года по МПК G01L25/00 

1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при градуировке датчиков пер менных сил в импульсном режиме усилием сжатия и растяжения. Известно устройство для определе ния динамических характеристик датчиков силы, представляющее собой ударный маятник, состоящий из ударной массы на подвесе и массивного основания, на котором закрепляется исследуемый датчик. Ударная масса сбрасывается и уДаряет по исследуемому датчику lj . Недостатками такого устройства являются невысокие точность и произ водительность вследствие применения расчетного метода оценки задаваемой силы и возможность градуировки толь ко датчиков сжатия. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для динамической градуировки силоизмериФельных датчиков, состоящее из ударной массы, спускного механизма, основания и опоры для крепления градуируемого датчи ка 2 . Ударная масса, на которой установлен датчик акселерометра, закреплена на подвесе, под действие силы тяжести поворачивается и ударяет по градуируемому датчику. , Недостатком устройства является возможность градуировки датчиков переменных сил только усилием сжатия что не обеспечивает получение достоверной информации о метрологических характеристиках,датчиков, различных в режиме сжатия и растяжения. Целью изобретения является повышение точности и производительности градуировки датчиков переменных сил с одновременным расширением функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для динамической градуировки датчиков силы, состоящее из основания, ударной массы на маятниковом подвесе, спускового механизма и опоры для крепления градуируемо го датчика, введены два плоских горизонтальных рамочных реверсора, дв шаровые направляющие качения, образ цовый силоизмеритель ударной нагруз ки, стабилизирующий упругий элемент и вертикальный опорный выступ, при этом первьА плоский горизонтальный реверсор соединен с горизонтальной 1 поверхностью опоры через две шаровые направляющие качения, а его плоскость параллельна плоскости основания, одна из поперечин первого реверсора входит в отверстие рамки второго, причем второй реверсор связан с перзьы через образцовый силоизмеритель ударной нагрузки и параллельно включенный стабилизирующий упругий элемент, которые размещены соосно и по разные стороны от поперечины первого реверсора, а плоскости первого и второго реверсора взаимно перпендикулярны, второй реверсор соединен с вертикальным опорным выступом через градуируемый датч:;к силы растяжения, на другой пpпepe rt нe первого реверсора размещен градуируемый датчик силы сжатия, при этом жесткость реверсоров в направлении передаваемой силы, жесткость образцового силоизмерителя и величина ударной массы выбраны из соотношений: С рев жесткость реверсоров в передаваемой правлении лы, И/м; жесткость образцового силоизмерителя,Н/м; жесткость градуируемого датчика, Н/м; Y - безразмерный коэффициент формы кривой ударного процесса, находящийся в диапазоне 1,7-3,5; - предельное значение силы, измеряемое градуируемым датчиком, Н; частота собственных колебаний градуируемого датчика, Гц; g - ускорение свободного падения, м/с ; R к - радиус качения ударной массы, м; М - величина ударной массы,кг. На чертеже изображено предложенное устройство для динамической градуировки датчиков силы, общий вид. Устройство имеет массивное горизонтальное основание 1, на котором закрепляются станина 2 и опора 3 с вертикальным опорным выступом. На станине 2 устанавливается на маятниковом подвесе 4 ударная масса 5, представляющая собой сплошной цилиндр со сферическим торцом, и спусковой механизм 6, перемещающийся по направляющим станины 2. На горизонтальной плоскости опоры 3 располагается первый плоский горизонтальный рамочный реверсор 7, плоскость которого параллельна плоскости осно вания 1. Одна поперечина первого реверсора 7 входит в отверстие второ го плоского горизонтального рамочного реверсора 8. Для уменьшения сил трения реверсор 1 опирается на две шаровые направляющие качения, на пример шарики 9, которые уложены в продольные пазь реверсора -7 и опоры 3. Второй реверсор 8, плоскость которого взаимно перпендикулярна плоскости первого реверсора 7, связан с первым через образцовьй силоизмеритель ударной нагрузки 10, прикрепленный, например, к реверсору 7 и приведенный в соприкосновение с реверсором 8 стабилизирующим упругим элементом 11, помещенным между задней поперечиной реверсора 7 и передней поперечиной реверсора 8 параллельно и соосно с образцовым сило измерителем 10. Выбор места закрепления образцового силоизмерителя обусловлен необходимостью исключить влияние инерционных свойств .реверсора 7 на показания градуируемого датчика растяжения 12. В качестве образцового силоизмерителя 10 может быть использован, например, упруго-контактньй силоизме ритель, обладающий по сравнению с и вестными силоизмерителями необходим жесткостью и точностью измерения пе ременных сил в импульс1:ом режиме. Датчик 12 при градуировке его ус лием растяжения закрепляется одной тягой к вертикальному опорному выст пу опоры 3 и вместе с выступом расп лагается внутри реверсора 7, а второй тягой - к реверсору 8, тем самы образуя с опорой 3, реверсором 8, силоизмерителем 10 и реверсором 7 единую силовую цепь. Градуируемый датчик сжатия 13 закрепляется на передней поперечине реверсора 7, причем на свободную тягу датчика 13 устанавливается пята 14, которая в сочетании с ударной массой 5 используется в к-ачество второго образцового упруго-контактного силоизмерителя. При градуировке датчиков силы устройство работает следующим образом. Отсоединенная от спускового механизма 6 ударная масса 5, сферический конец которой предварительно покрывается тонким слоем парафина, ударяет по пяте 14 датчика 13. Усилие сжатия через датчик 13 передается реверсору 7, силоизмерителю 10 и второму реверсору 8, которые преобразуют усилие сжатия в усилие .растяжения. Усилие растяжения, действующее на градуируемьй датчик 12, регистр ируется образцовым силоизмерителем ударной нагрузки 10, а усилие сжатия , действующее на датчик 13,образцовым силоизмерителем, включающим в себя ударную массу 5 и пяту 14Градуировочное усиле зависит от угла сброса ударной массы, который определяется положением спускового механизма 6 на направляющей станины 2 . Для изменения направления приложения градуировочных усилий к датчикам 12 и 13 их меняют местами, после чего повторяют градуировку. Таким образом, датчики силы отградуированы как усилием сжатия, так и-растяжения . Как показали экспериментальные данные, изобретения позволяет снизить погрешность измерения силы до 1-1,5% по сравнению с погрешностью определения силы в устройстве 2j , равной 2-7%, и обеспечить градуировку датчиков силы усилиями сжатия и растяжения, что расширяет функциональные возможности. Изобретение обеспечивает возможность градуировки одновременно двух датчиков и позволяет увеличить производительность градуировки примерно в 1,5 раза.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ УДАРНОЙ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ СИЛЫ, состоящее из основания, ударной массы на маятниковом подвесе спускового механизма и опоры для крепления градуируемого датчика, о т л и ч а юще ее я тем, что, с целью повышения точности и производительности градуировки с одновременным расширением его функциональных возможностей, в него введены два плоских горизонтальных рамочных реверсора, две шаровые направляющие качения, образцовый силоизмеритель ударной нагрузки, стабилизирующий упругий элемент и вертикальный опорньй выступ, при этом первый плоский горизонтальньп реверсор соединен с горизонтальной поверхностью опоры ; через две шаровые направляющие качения, а его плоскость параллельна плоскости основания, одна из поперечин первого реверсора входит в отверстие рамки второго, причем второй реверсор связан с первым через образцовый силоизмеритель ударной нагрузки и параллельно включенный стабилизирующий упругий злемент, которые размещены соосно и по разные стороны от поперечины первого реверсора, а плоскости первого и второго реверсоров взаимно перпендикулярны, второй реверсор соединен с вертикальным опорным выступом через градуируемый датчик силы растяжения, на другой поперечине первого реверсора размещен градуируемый датчик силы сжатияj при этом жесткость реверсоров в направлении передаваемой силы,жесткость i образцового силоизмерителя и величина угла массы выбраны из соотношений: (Л ГР. ;Срев ОСддт;С.„д г fcCHT где Сред - жесткость реверсоров в на правлении передаваемой силы, Н/м; -жесткость образцового си сил лоизмерителя-, Н/м; AQT -жесткость градуируемого датчика. Н/м, : IS -безразмерный коэффициент формы кривой ударного процесса, нaxoдяD ийcя в диапазоне 1,7-3,5; 7 -предельное значение силы, А,ат измеряемое градуируемым датчиком, Н; -частота собственньк коле-дат баний градуируемого датчика, Гц; ускорение свободного паде8 ния R - радиус качения ударной массы, м; М - величина ударной массы,кг.