Маятниковый датчик угла наклона Советский патент 1987 года по МПК G01C9/12 

11

Изобретение относится к измерительной технике и устройствам управления.

Цель изобретения - пйвышение точности измерений путем повьш1ения эффективности демпфирования.

На фиг.1 изображен датчик, вид сбоку разрез; на фиг,2 - то же, вид сверху.

Маятниковый датчик угла наклона состоит из корпуса и цилиндрической полости, заполненной демпфирующей жидкостью, основного маятника 1, подвешенного к корпусу на оси 2, совпадающей с осью цилиндрической полости, дополнительного маятника 3, закрепленного на дополнительной оси, укрепленной в основном маятнике параллельно оси 2 и ниже центров масс основного и дополнительного маятников, преобразователя угла поворота корпуса относительно основного маятника в электрический сигнал, двух . стоек 5 и двух лопастей-заслонок 6, . симметрично установленных на дополнительном маятнике и обращенных в стороны вращения, пружин 7, закрепленных концами на стойках 5 и втулках 8, калсдая из которых напрессована на один из двух шарикоподшипников 9, насаженных на ось 2 в верхней части полости закреплена продольная перегородка 10.

Жесткость пружин 7 минимальна и обеспечивает возврат дополнительного маятника 3 в вертикальное положение при его максимальном наклоне. Масса и жесткость пружин 7 дополнительного маятника должны обеспечивать частоту его колебаний, примерно равную двукратной частоте основного маятника.

Радиальные и максимальные торцовые зазоры между стенками .полости и маятниками, а тажке маятниками должны быть более двойной толщины пограничного слоя жидкости при максимальной скорости поверхностей маятников относительно жидкости в зазорах при стационарных условиях работы датчика.

Величина торцовых зазоров уменьшается к оси 2. Поверхности дополнительного маятника, обращенные в стороны вращения, имеют обтекаемую форму.

Датчик работает следующим образом

При отсутствии ускорений, воздай- ствующих на датчик, пружины 7 удерживают дополнительньш маятник в вер23872

хнем вертикальном положении. Измеряемое вращение датчика с объектом при наличии перегородки в полости сопровождается перетеканием жидкости че5 рез радиальный и торцовые зазоры маятника и через зазоры между маятниками. При этом смещение маятников от вертикали не превосходит заданной допустимой величины для предельной

0 частоты и амплитуды измерений, что обеспечивается величиной зазоров. Под воздействием ускорения на ось 2 основной 1 и дополнительный 3 маятники отклоняются от вертикали

5 в сторону, противоположную ускорению. Основное усилие от инерционной массы дополнительного маятника передается через пружины 7 на ось 2, так как центр массы дополнительного маятника

0 значительно ближе к оси 2, чем коси 4. При этом нарушается равновесие пружин 7. Благодаря повороту дополнительного маятника относительно отклоненного основного в одном направ5 лении начальная амплитуда центра

масс всей системы превышает амплитуду основного маятника и, следовательно, выходной сигнал преобразователя угла поворота основного маятника от0 носительно корпуса будет уменьшен по сравнению с аналогичными датчиками, имеющими только основной маятник. Отклонение положения дополнительного маятника относительно основно5 го сопровождается поворотом лопастей- заслонок 6 относительно основного , маятника и уменьшением сечения на входе жидкости в его радиальный зазор. Это также способствует сущест0 венному уменьшен1Ж1 начальной амплитуды отклонения основного маятника, так как при этом увеличивается сопротивление перетеканию жидкости через радиальный зазор и возрастает раз5 ность давлений жидкости на маятник.

При уменьшении действия ускорения на маятники под действием разности усилий пружин 7 дополнительный маятник возвращается к исходному положе0 нию, а затем по инерции наклоняется в противоположную сторс ну, опережая основной маятник благодаря большей частоте колебаний. При этом другая лопасть-заслонка 6 перекрывает вход

5 в радиальный зазор при скорости основного маятника, близкой к максимальной.

При действии больших ускорений конец лопасти-заслонки упирается в

стеику полости, создавая кратковременный дополнительный тормозящий момент от контактного трения, уменьшающий угол раскачки маятников,

Формула изобретения

Маятниковый датчик угла наклона, содержащий корпус, цилиндрическую полость с перегородкой, заполненную демпфирующей жидкостью, основной маятник, подвешенный к корпусу на оси, совпадающей с осью симметрии цилиндрической полости, дополнительньш маятник, подвешенньш к основному на дополнительной оси и преобразователь угла поворота корпуса относительно основного маятника в электрический сигнал, отличающийся тем,

мерений путем повьшения эффективнос- .ти демпфирования, он снабжен двумя пружинами, двумя стойками и двумя

лопастями-заслонками, а также закрепленными на оси двумя подшипниками, причем дополнительная ось закреплена на основном маятнике центров масс основного и дополнительного маятников, две стойки и две лопасти-заслонки симметрично закреплены на Дополнительном маятнике, две пружины соединены концами соответственно с двумя стойками и двумя подшипниками, при

этом основной и дополнительный маятники, а также две лопасти-заслонки выполнены с зазором относительно цилиндрической полости.

Изобретение относится к измери- гельной технике и позволяет повысить точность измерений путем повышения эффективности демпфирования. На дополнительном маятнике 3 симметрично размещены стойки 5 и лопасти-заслонки 6. При воздействии ускорения на ось 2 происходит поворот лопастей- заслонок 6 относительно основного маятника 1, приводящий к уменьшению сечения на входе жидкости в радиальный зазор. Отклоненный дополнительный маятник 3 возвращается в исходное положение под действием разности усилий пружин 7, соединенных со стойками 5 и двумя подшипниками 9. При больших ускорениях лопасти-заслонки 6, упираясь в стенку полости, создают кратковременный тормозящий момент от контактного трения. 2 ил. (Л Фиг.1

Редактор В.Иетраш

I

Составитель В.Лыков

Техред А.Кравчук Корректор А.Ворович

Заказ 1960/38Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг. 2