Устройство для измерения усилий при перерезании Советский патент 1990 года по МПК G01L5/16 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования новых способов силового резания лесохозяйственных машин.

Цель изобретения - повышение точности измерения сил, а также увеличение диапазона задаваемых деформаций.

На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, вид спереди; на фиг.З - то же, с траверсой захвата; на фиг.4 - то же, с- траверсой крутящих моментов; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.4.

Устройство содержит силовую замкнутую раму, образованную неподвиж- - ными траверсами 1 и 2, направляющими 3 поступательного перемещения, подвижную траверсу 4 с ножедержате- лями 5 сменного ножа 6, привод 7 поступательного перемещения подвижной траверсы 4, подвижную траверсу 8 с размещенным на ней двухкомпонентным тензорезисторным динамометром 9, привод 10 поступательного перемещения подвижной траверсы 8, блок 11 регистрации перемещений,подвижных траверс 4 и 8, опоры 12 и 13. Неподвижные траверсы 1 и 2 содержат верхнюю 14 и нижнюю 15 плиты, направляющие втулки 16 и ступенчатые кольца 17. На плитах 14 и 15 размещены приводы 7 и 10. Подвижная траверса 4 содержит верхнюю 18 и нижнюю 19 плиты и втулки 20 и 21. Втулка 21 соединена с штоком привода 7. Подвижная траверса 8 вьшол- нена аналогичным образом. На плите 22 выполнены резьбовые отверстия 23 для крепления двухкомпонентного тен- зорезисторноГо динамометра 9, а слева и справа от втулки 24- выполнены техною

3 . 1

логические отверстия 25 для размещения ограничителя 26 прогиба динамометра 9. Отверстия 23 и 25 позволяют разместить динамометр 9 симметрично режущей кромке ножа или со смещением

Опоры 12 и 13 выполнены в виде колец с ребрами жесткости, на внешней части которых размещены грузовые рым болты. Исследования можно проводить на устройстве в горизонтальном и вертикальном положениях, независимо от направления перемещения разрезаемых образцов 27

Для удержания образцов 27 в заданном положении служит траверса 28, выполненная в виде двух параллельных плит 29, соединенных с помощью косынок 30, ребер 31 жесткости с направляющими втулками 32. Ребра 31 жесткости снабжены втулками 33, в которых размещена ось 34 силового цилиндра 35, шток которого снабжен упором 36 с тензометрическим пальцем 37. Окна 38 служат.для размещения образцов. Дополнительные напряжения волокон в перерезаемьк образцах 27 обеспечиваются траверсой 39 крутящих моментов, содержащей механизм 40 схва- та и механизм 41 скручивания. Меха- ,низм 40 схвата выполнен в виде силового цилиндра 42, опир ающегося на силовой рычаг 43, а шток снабжен призматическим упором 44, снабженным тен зопальцем 45. На внешней части силового рычага 43 размещен кронштейн 46, соединенный тензопальцем 47 со штоком силового цилиндра 48 механизма 41 скрзгчивания. Основание силового цилиндра 48 размещено на консольной оси 49, закрепленной в горизонтальной втулке траверсы 39 кру- тяпщх моментов. Силовая плита 50 снабжена технологическим проемом 51 для размещения образцов 27. Нижний абрис проема 51 расположен выше горизонтальной полки 52, соединяющей направляющие втулки 53, плиту 50 и ось 49.

С помощью траверсы 54 предварительного нагрзгасения изгибом создают дополнительные напряжения в образцах 27, Траверса 54 содержит две фигурные силовые плиты С-образной конструкции, между которыми размещены направляющие втулки 55, ребро жесткости и силовой цилиндр 56, усилием шТока которого через упорную призму 57 создают дополнительные

10

15

25

97620 4

напряжения, которые фиксируются тензопальцем 58.

Для ограничения хода подвижных траверс 4 к 3 на направляющих 3 раз- 5 мещают подвижные упоры 59. Блок 11 регистрации перемещений подвижной траверсы 4, траверсы 28 и нижней подвижной траверсы 8 выполнен в виде стержня 60, на котором навит проволочный резистор. Концевые участки стержня 60 через изоляторы закреплены в кронштейнах 61. Подвижные траверсы 4 и 8 и траверса 28 захвата снабжены рым-болтами 62-64.

Устройство работает следующим образом.

При вертикальном положении устройства образец 27 размещают на по- верхности динамометра 9, при этом подвижные траверсы 4 и 8 находятся в исходном положении. При включении , гидростанции режущая кромка ножа 6 перв- ещается к поверхности объекта 27. Под действием привода 10 поступательного перемещения подвижной траверсы 8 двухкомпонентный тензорезисторный динамометр 9 с образцом 27 движутся вверх, к ножу 6. При врезании ножа 6 в образец 27 двухкомпонентный ди-. намометр 9 измеряет.вертикальную составляющую силы резания, а двухком- понентные тензорезисторные динамометры ножедержателя 5 измеряют боковые составляющие. Контакты рым-болта 35/62 блока 11 регистрации перемещений фиксируют перемещение режущей кромки ножа 6, а контакты рым-болта 63 нижней подвижной траверсы 8 - перемеще- ние образца 27.

Раздельное размещение динамометров на верхней 4 и нижней 8 подвижных траверсах и фиксация перемещений сменного ножа 6 и образца 27 повышает точность измерения, и позволяет определить равнодействующую силы резания. Дня исключения веса образца устройство можно установить в горизонтальном положении, что также повьшает точность. Тензопальцем 37 50 упора 36 можно измерять фактическое усилие сжатия образца 27 в траверсе 28.

Для измерения усилия резания предварительно закрученных образцов 55 используют траверсу 39 крутящих моментов. Силовые цилиндры 42 и 48 п,од- ключают к насосной станции. Усилием штока силового цилиндра 42 лычаг 43

фиксирует охват 40 на поверхности образца 27. Тензопалец 45 измеряет усилие схвата, при проскальзывании образца усилие на тензопальце 45 резко уменьшается. Образец 27 вместе с механизмом схвата размещают так, чтобы ось 49, тензопалец 47 и центр сечения образца 27 не лежали на одной прямой. При втянутом штоке силового цилиндра 48 соединяют тензопалец 47 с кронштейном 46 силового рычага 43. Управляя гидростанцией, перемещают шток силового цилиндра 35, а упором 44 сжимают образец в технологических окнах 38 силовых плит 29 траверсы 28 захвата. После фиксирования образца 27 в траверсе 28 захвата и в схва те 40 вьщвигают максимально шток силового цилиндра 48, скручивая тем самым образец 27. Тензопальцем 47 измеряют момент, развиваемый траверсой 39.

Для исследования влияний изгиба на процесс резания введена траверса 54, которая размещается взамен траверсы 39. При вьщвижении штока силового цилиндра 56 упор 57 через тензопалец 58 изгибает образец 27 относительно упора 36 траверсы 28 захвата. В дальнейшем процесс измерения происходит так же, как и при задании изгиба.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения усилий при перерезании, содержащее силовую раму, подвижную траверсу с приводом поступательного перемещения, опоры, блок регистрации перемещения подвижной траверсы и двухкомпонент- ные тензорезисторные динамометры, соединенные с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повьш ения точности, в него введены траверса захвата, траверса крутящих моментов и траверса предварительного нагружения изгибом с силовыми цилиндрами, вторая подвиж- ная траверса с приводом поступательного перемещения, при этом силовая

Q 5 0

5

Q

0

5

40

45

рама выполнена в виде пары противоположных неподвижных траверс, соединенных направляющими поступательного перемещения, и подвижных траверс, причем подвижные и неподвижные траверсы попарно связаны приводом поступательного перемещения, одна из подвижных траверс снабжена ножедержа- телем, с которым связан один из двух- компонентных тензорезисторных динамометров, на другой подвижной траверсе также размещен двухкомпонентный тензорезисторный динамометр, а траверсы захвата, крутяш51х моментов и предварительного нагружения изгибом попарно размещены на направляюших поступательного перемещения между подвижными траверсами и связаны с блоком регистрации перемещений подвижной траверсы.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что траверса крутяшдх моментов снабжена механизмом схвата, выполненным в виде замкнутого силового рычага с размещенными на внутреннем -контуре силовым цилиндром k призматическим упором, а на внеш- .нем - кронштейном привода и механизмом скручивания в виде внешнего силового цилиндра на траверсе крутяш;их моментов, снабженной технологическим проемом, а шток силового цилиндра соединен с механизмом схвата тензо- пальцем.

1

3.Устройство по П.1, о т л и чающе, еся тем, что опоры размещены на периферийных участках приводов поступательного перемещения подвижных траверс и выполнены в виде плоских колец с грузовыми рым-болтами, причем внешний диаметр колец больше радиуса периферийных тЪчек траверс. ,

4.Устройство по п.. 1 , отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона задаваемых деформаций при изгибе образцов, силовые цилиндры траверсы захвата и траверсы предварительного нагружения образцов изгибом разнонаправлены.

w

54

61

61

Фае.

гд 27

фие.5

5«

JJ

31

28

Редактор Е.Папп

Фиг. 6

Составитель Е. Годзиковский Техред М.ХоданичКорректор- О.Ципле

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования новых способов силового резания лесохозяйственных машин. Цель изобретения - повышение точности и увеличение диапазона задаваемых деформаций. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит силовую раму с неподвижными траверсами, подвижной траверсой с ножедержателем, нож, подвижную траверсу с двухкомпонентным динамометром, измеряющим силу резания. При перемещении подвижных траверс нож режет древесину. В устройство введены приспособления, позволяющие резать древесину при изгибе и закручивании цилиндрических образцов (стволов). 3 з.п.ф-лы, 6 ил.