Динамометр для определения контактных давлений при деформирующем протягивании Советский патент 1989 года по МПК B24B39/02 B21C51/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сил при протягивании.

Цель изобретения - повышение точности определения контактных давлений за счет уменьшения шага измерения.

На фиг. 1 показан динамометр для определения контактных давлений при деформи- руюшем протягивании, обший вид; на фиг. 2 развертка наружной поверхности передней упругой части и схема включения датчиков в измерительную систему.

Динамометр (фиг. 1) состоит из оправки 1 с размешенным на ней тензометричес- ким элементом, состояшим из передней упругой 2 и задней жесткой 3 частей, лишенных контакта между собой за счет винтовой линии 4 разъема. Постоянство зазора между частями 2 и 3 обеспечивается путем их

прижима к торцам бурта 5 оправки 1 с по- мошью гаек 6 и 7. Тензометрический деформируюший элемент имеет рабочий конус 8, цилиндрическую ленточку 9 и обратный конус 10, геометрия которых аналогична геометрии этих же участков рабочего деформирующего элемента. Упругая часть 2 в окружном направлении состоит из упругих элементов в виде разновысоких лепестков 11 одинаковой ширины, имеющих обшее основание в передней части рабочего конуса 8. Лепестки 11 разделены между собой сквозными разрезами 12, расположенными вдоль образую- шей упругой части 2 тензометрического де- формируюшего элемента. Центры концов лепестков 11 расположены на винтовой линии 4 разъема, шаг t которой подобран так, что он превышает сумму длины b цилиндрической ленточки 9 и половины длины ра

о: а со

О5

бочего конуса 8. На внутренней поверхности лепестков 11, обращенной к оправке 1, приклеены датчики 13, каждый из которых (фиг. 2) соединен с многоканальным тен- зометрическим усилителем 14, запоминающим устройством 15, преобразователем 16 параллельного кода в последовательный и регистрирующим прибором 17.

Динамоментр работает следующим образом.

При перемещении тензометрического деформирующего элемента во втулке рабочий конус 8 увеличивает диаметр обрабатываемого отверстия и воспринимает контактные давления, возникающие при обработке. При этом, поскольку длина лепестков И различ- 15 на, их прогиб зависит от величины этих давлений от начала контакта до конца лепестка. Этот прогиб регистрируется тензодатчи- ками 13, соединенными по полумостовой схетягивании втулок из стали 20 Г, НВ 200, с натягом 1,6 мм, что соответствует фактической длине контакта 7,5 мм. Толщина стенки втулок равняется 5 мм. Испытания проводят на скорости 0,05 м/с. В качестве технологической смазки используют жидкость МР-4. В результате испытаний получена эпюра контактных давлений, имеющая два максимума, один минимум и две нулевые точки, соответствующие началу и концу контакта (кривая, полученная с помощью известного динамометра имеет лишь один максимум). При этом второй максимум находится на расстоянии 0,5 мм от начала цилиндрической ленточки. В этой точке контактные давления максимальны и составляют 1,4 ГПа, что в 1,5 раза превышает средние контактные давления.

На цилиндрической ленточке, в отличие от известного технического решения, конме и связанными с многоканальным тензоуси-такт не зафиксирован. Полученные эксперилителем 14, на выходе которого запоминаю- ментальные данные о величине и характере щее устройство 15 выделяет сигнал, про-распределения контактных давлений дают

порциональный контактному давлению в каждой зоны контакта поверхностей отверс25

тия и динамоментра, и запоминает его. Для построения эпюры контактных давлений используют преобразователь параллельного кода в последовательный, например аналоговый коммутатор со сглаживающим фильтром, построение эпюры ведется при помощи регистрирующего прибора (двухкоординат- Q ного графопостроителя).

Разработан опытный образец динамометра для определения контактных давлений при деформирующем протягивании отверстий диаметром 45-0,01 мм. Рабочий конус тензометрического деформирующего элемента имеет длину 25 мм и угол 4°, ширина цилиндрической ленточки составляет 1 мм. Упругая и жесткая части тензометрического деформирующего элемента выполнены из твердого сплава ВК 15 и разделены винтовой линией разъема с шагом 10 мм, причем стык герметизирован пластичным составом. Оправка выполнена из стали 40-ХНМА, HRC 50-55. Передняя упругая часть динамоментра имеет 20 лепестков, высота соседвозможность оптимизировать геометрию инструмента, за счет чего повышается его стойкость.

Формула изобретения

35

Динамометр для определения контактных давлений при деформирующем протягивании, содержащий оправку и размещенный на ней тензометрический деформирующий элемент с цилиндрической ленточкой, заборным и обратным конусами, состоящий из разъемных упругих частей с датчиками, ог- линающийся тем, что, с целью повышения точности определения контактных давлений за счет уменьшения шага измерения, торцовые поверхности разъемных частей выполнены по винтовой линии, шаг которой превышает сумму длины цилиндрической ленточки и половины длины рабочего конуса, 40 при этом одна из частей жестко закреплена на оправке, а упругая выполнена в виде лепестков с последовательно возрастающим диаметром, имеющих общее основание, при этом центры концов лепестков расположених из которых отличается на 0,5 мм. Дина- 5 винтовой линии разъема, а датчики мометр испытан при деформирующем про-размещены на лепестках.

5

тягивании втулок из стали 20 Г, НВ 200, с натягом 1,6 мм, что соответствует фактической длине контакта 7,5 мм. Толщина стенки втулок равняется 5 мм. Испытания проводят на скорости 0,05 м/с. В качестве технологической смазки используют жидкость МР-4. В результате испытаний получена эпюра контактных давлений, имеющая два максимума, один минимум и две нулевые точки, соответствующие началу и концу контакта (кривая, полученная с помощью известного динамометра имеет лишь один максимум). При этом второй максимум находится на расстоянии 0,5 мм от начала цилиндрической ленточки. В этой точке контактные давления максимальны и составляют 1,4 ГПа, что в 1,5 раза превышает средние контактные давления.

На цилиндрической ленточке, в отличие от известного технического решения, контакт не зафиксирован. Полученные экспериментальные данные о величине и характере распределения контактных давлений дают

возможность оптимизировать геометрию инструмента, за счет чего повышается его стойкость.

Формула изобретения

Динамометр для определения контактных давлений при деформирующем протягивании, содержащий оправку и размещенный на ней тензометрический деформирующий элемент с цилиндрической ленточкой, заборным и обратным конусами, состоящий из разъемных упругих частей с датчиками, ог- линающийся тем, что, с целью повышения точности определения контактных давлений за счет уменьшения шага измерения, торцовые поверхности разъемных частей выполнены по винтовой линии, шаг которой превышает сумму длины цилиндрической ленточки и половины длины рабочего конуса, при этом одна из частей жестко закреплена на оправке, а упругая выполнена в виде лепестков с последовательно возрастающим диаметром, имеющих общее основание, при этом центры концов лепестков расположе винтовой линии разъема, а датчики размещены на лепестках.

J 9.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения сил при протягивании. Целью изобретения является повышение точности определения контактных давлений за счет уменьшения шага измерения. Динамометр содержит оправку и размешенный на ней тензометрический деформируюший элемент с упругими элементами и датчиками. Тензометрический деформируюший элемент выполнен разъемным по винтовой линии и состоит из передней упругой и задней жесткой не контактируюших между собой частей. Упругая часть в окружном направлении состоит из упругих элементов в виде лепестков с последовательно возрастаюшим диаметром, имеюших обшее основание. Центры концов лепестков расположены на винтовой линии разъема, шаг которой превышает сумму длины цилиндрической ленточки и половины длины рабочего конуса. За счет этого датчик, расположенный на каждом лепестке, измеряет контактное давление в определенной точке, а совокупность всех измеренных точек позволяет судить о распределении контактных давлений на поверхности дефор- мируюшего элемента. 2 ил. I (Л

11 8,

Фие.1

Фиг. 2