Шарнирно-рычажный механизм передачи движения в герметизированную камеру Советский патент 1985 года по МПК F16H21/00 

Изобретение относится к измерител ной технике, а именно к устройствам ДЛЯ ввода поступательного движения в рабочий объем герметизированной ка меры при высокотемпературных исследо ваниях физико-механических свойств материалов, и может быть использован для. высокоточного ввода движения в любой герметизированный объем. Известен шарнирио-рычалшый механиз передачи движения в герметизированну камеру, содержащий основной и дополнительный сильфоны, один из торцов каждого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры,герметич но связанньй с основным.сильфоном шток, размещаемг гй на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которо го шарнирно связано со штоком,и закрепленный на втором плече рычага противовес.. В известном механизме основной и дополнительный сильфоны расположены соосно, а рычаг жестко закреплен на коромысле, одно плечо которого сое динепо гибкой связью с поперечиной П-образной скобы, .соединенной своими концаьш со штоком через фланец. На другом плече коромысла установлен груз, создающий момент переменной ве личины по мере отклонения рьиага от исходного положения. Перемещение гру за но плечу коромысла или изменение его массы позволяют компенсировать погрешности передачи усилия, возника ющие. из-за разности давлений внутри и снаружи камеры, сил упругости снль фонов и веса штока т. Однако известный механизм обладает недостаточной точностью при передаче малых усилий и большими габаритами применяемых для уравновешивания грузов. Цель изобретения - повьпиение точности механизма за счет полной компенсации погрешностей, возникающих из-за разности давлений внутри и сна ружи камеры, и уменьшение его габари тов за счет замены груза соответстВуЮЩе-Й по усилию пружиной сжатия. Указанная цель достигается тем, что в шарнирно-рычажном механизме пе редачи движения в герметизированную камеру, содержащем основной и дополн тельный сильфоны, один из торцов каж дого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном шток, размещаемый на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое плечо которого шарнир н® связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополнительный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рычага, оси шарниров штока и дополнительного сильфона равноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связьгоаемой с корпусом предварительно нагруженной пружиной .сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки определяют по формуле )lL-Io 1. (b + ln) 2 ч 2 0 Р - жесткость основного сильфонаК д (, - жесткость дополнительного сильфона; - расстояние межцу осями шарниров пружиныJ , - расстояние от оси шарнира штока до оси вращения рычага :2 расстояние от оси вращения рычага до оси шарнира,связывающего пружину с рычагом. На фиг. 1 показана конструктивная . схема механизма на фиг. 2 - структур- ная схема измерительного комплекса, содержащего механизм на фиг.З - схема для расчета начального усилия пружины. Механизм содержит основной сильфон 1, дополнительный сильфон 2, размещенньш внутри основного сильфона 1 и . герметично связанньй с ним шток 3, двуплечий рычаг 4 с осью 5 вращения, связанный с дополнительным сильфоном 2 ш.арниром 6 и со штоком 3 - шарниром 7. На плече рычага 4, несущем шарнир 7, размещены противовес 8 и шарнир 9 пружины 10. Второй шарнир 11 пружины 10, а также сильфоны 1 и 2 и ось 5 вращения рычага 4 закреплены на корпусе герметизированной камеры 12. Измерительньш комплекс содержит также (фиг.2) универсальную испыта3тельную машину 13 с силоизмерителем 14 и систему 15 вакуумнрования. Снизу в герметизированную камеру 12 вхо дит активная тяга 16 испытательной машины 13. Между тягой 16 и штоком 3 укреплен исследуемый образец 17, Шток 3, соединен с силоизмерителем 14 Для расчета пружины для уравновешивания сил упругости сильфонов (фиг.З) приведены следующие величины 1,( - расстояние от оси шарнира 7 до оси 5 вращения рычага 4j 1 рассто яние от оси 5 вращения рычага 4 дооси шарнира 9 пружины 10, установленной на другом плече рычага 4; 1 расстояние,между осями шарниров 9 и 11, на которых установлена пружина 10, 8i перемещение штока 3-под . воздействием .усилия измерения,ffj перемещение оси шарнира 9, установленного на другом плече рычага 4J д (.. - силы упругости соответственно основного и дополнительного сильфонов, Pqp. - сила начального плечо силы сжатия пружины 10/ относительно оси 5 вращения рыча Ррр относительно оси 5 га 4, 0 - угол поворота рычага 4; и угол поворота пружины 10. Если устройство для передачи движения в герметизированную камеру установлено на штоке между силоизмерителем и испытываемым образцом, то перемещение штока равно, деформации силоизмерителя, которая обычно не превьш1ает 0,5 мм. При таком перемеще нии штока 81 для рычага с соотношени ем плеч 1 при длине плеча 1. -5 мм и длине пружины 1д 10 мм можн считать, что углы oi и - 6 и с точностью до 1 % вьтолняются следующи равенства: sin /V tg/}/ cos ОС 1. Очевидно, что из конструктивных соображений величины 1ь и 1 g значительно превьш1ают указанные минимальные значения. Условие компенсации сил упругости сильфонов можно записать, исходя из равенства нулю моментов всех сил, приложенных к рычагу, относительно его оси вращения )Stb Pnphnp, (4) где KO;J. и .с. жесткости основного и дополнительного сильфонов. 38 Из схемы на фиг.З очевидно, что Ч ) i ; Г с tg/i 1-;т;:1;соГ« Подстановка равенства (6) в равенство (5) с учетом равенств (2) и (3) (7) ь„„ ( в равенстПодставляя равенство во (4) получим Sllilo т, /1Г .г у i 1 J-U р; ) Y(): S Ь Так как - -, ,то равенство bz 12 можно, окончательно записать в следующем виде: Р -гк +к -kii -.Чс, ()1 Формула (S) позволяет определить усилие начального сжатия пружины, необходимое для компенсации сил упру- гости сильфонов, исходя из жесткости сильфонов и геометрии устройства. Подстановка в формулу (9) значения длин и жесткостей, К. с -п S 2Г 1| 30 №с, 1. 60 мм, -и,) --- 1д 20 мм дает ,75 кГ. По ГОСТ 13766-68 такое усилие может обеспечить пружина № 266 из пр:оволоки 1 класса диаметром 1,2 мм. Наружньв1 диаметр пружины 11,5. мм. Таким образом, по сравнению с грузом пружина имеет значительно меньшие габариты. Шарнирнр-рычажпый механизм передачи движения в герметизированную камеру работает следующим образом. С помощью системы 15 вакуунирования в герметизированной камере 12 создается разрежение. В результате образующегося перепада давлений снаружи и внутри камеры 12 основной сильфон 1 воздействует с некоторой силой на шток 3, опуская его внутрь камеры 12. Однако дополнительный сильфон 2, имеющш одипаковьй с основным сильфоном 1 диаметр, через рычаг 4 воздействует на шток 3 с такой е силой, но в противоположном аправлении. Таким образом, шток 3 казывается разгруженным от сил дав- ения. Собственный вес штока 3 коменсируется противовесом 8.

ШАРНИРНО-РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ДВШШНИЯ В ГЕРМЕТИЗИРОВАННУЮ КАМЕРУ, Содержащий основной и дополнительный сильфоны, один из торцов каждого из которых предназначен для сообщения с полостью камеры, герметично связанный с основным сильфоном шток, размещенный на корпусе камеры двуплечий рычаг, первое- плечо которого шарнир но связано со штоком, и закрепленный на втором плече рычага противовес, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности и уменьшения габаритов,сильфоны размещены по разные стороны от оси качания рычага так, что их оси параллельны, дополнительный сильфон шарнирно связан с вторым плечом рычага, оси шарниров штока и дополнительного сильфона равноудалены от оси качания рычага, а механизм снабжен шарнирно связанной с вторым плечом рычага и шарнирно связываемой с корпусом предварительно нагруженной пр-ужииой сжатия, ось которой перпендикулярна оси качания рычага и пересечена с нею и осью шарнира дополнительного сильфона, а начальное усилие нагрузки Pjip определяют по формуле Р Ч° ег(В,4В„ где жесткость основного ас сильфона; (Л k жесткость дополнительА,.с ного сильфона; е« расстояние между осями шарниров пружины,