Упругий подвес для прецизионного прибора Советский патент 1993 года по МПК G12B3/04 

Изобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано в качестве подвеса для прецизионного прибора, либо испытательного стенда.

Цель изобретения - повышение производительности труда в процессе сборки и регулировки конструкции, увеличение крутильной жесткости относительно осей, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси вращения подвеса, иустранение влияния на измерение физических величин погрешностей настройки подвеса на упругих элементах.

На фиг.1 и 2 изображен предлагаемый подвес; на фиг.З и 4 - схемы к расчету жесткости ленты.

Подвес содержит основание 1, выполненное з виде платформы с двумя вертикальными стойками, раму 2, упругие опоры, представляющие собой два коаксиально расположенных друг относительно друга

(внутренние и наружные) стакана 3, 4 и 5, 6, связанные между собой шестью упругими лентами 7-12, смещенными одна относительно другой вдоль оси стаканов и равномерно расположенными в плоскости, перпендикулярной оси стаканов, под углами в 120°. Вдоль оси опор между внутренними 3, 4 и наружными 5, 6 стаканами установлены упругие торсионы 13 и 14, один конец которых жестко крепится к внутренним стаканам 3 и 4, а по второму концу свободно перемещаются подвижные втулки 15 и 16 при помощи гаек 17 и 18. Рама 2, предназначенная для размещения полезной нагрузки, крепится к внутренним стаканам 3 и 4, а основание 1 своими вертикальными стойками к наружным стаканам 5 и 6.

Подвес снабжен шестью устройствами нагружения-перемещения упругих лент 7- 12, выполненными в виде дифференциальных винтовых передач, винты 19 которых

со

С

00

о о

N

00

о

жестко закреплены на заделках упругих лент, перемещаемых гайками 20 в радиальном направлении. Гайки 20 наружными резьбами ввинчены в корпуса 21 натяжных устройств, закрепленных на наружных стаканах 5 и 6 опор. Все шесть лент имеют безлюфтовую составляющую 22 в наружных стаканах.

Для повышения технологичности конструкции, уменьшения времени сборки и уменьшения погрешности измеряемых физических величин подвес снабжен разъемными соединениями упругих лент 7, 8, 9, 10, 11, 12с внутренними стаканами 3, 4, выполненными в виде винтов 23, жестко закрепленных на заделах упругих лент и фиксирующих гаек 24. Все шесть ленттакже снабжены направляющими 25 во внутренних стаканах подвеса. Направляющие 25 и 22 выполнены таким образом, что упругие ленты лишены свободы вращения в коаксиальных стаканах относительно своих продольных осей при вращении гаек 20 и 24.

В данном примере направляющие 25 и 22 представляют собой в сечении квадрат. Для упрощения сборки конструкции на наружных стаканах 5, 6 выполнены вырезы 26 диаметрально устройствам нагружения-пе- ремещения и соосно продольным осям упругих лент. Эти вырезы необходимы для свободного доступа к гайкам 24 в процессе сборки подвеса.

Опора собирается следующим образом.

На заделки 19 навинчиваются гайки 20 вместе с корпусами 21 устройств нагруже- ния-перем ещения. Затем ленты направляющими 25 и 22 устанавливаются во внутренних и наружных стаканах. Гайкой 24 производится фиксация ленты во внутренних стаканах вдоль ее продольной оси. Головка гайки 24 может быть выполнена под ключ, которым и производится затяжка этой гайки через отверстие 26 в наружном стакане.

Подвес работает следующим образом.

Для создания требуемого момента противодействия необходимо подвергнуть ленты растягивающему либо сжимающему усилию, которое создается посредством вращения гайки 20 (фиг.2),

При вращении этой гайки возможна закрутка ленты на угол р (фиг.З) относительно своей продольной оси. Это приводит к изменению изгибной жесткости Н EI, а следовательно, к изменению радиуса кривизны: он станет больше при повороте внутреннего стакана относительно наружного на один и тот же угол до закрутки и после закрутки ленты.

Таким образом при повороте внутреннего стакана относительно наружного произойдет смещение оси вращения на величину АХ (фиг.4) от первоначального по- ложения, обусловленное различной изгибной жесткостью лент, что недопустимо в подвесах прецизионных приборов. Введение направляющих 22 и 25, лишающих упругие ленты свободы вращения относительно своей продольной оси, приводит к устранению погрешности настройки подвеса, что в конечном итоге уменьшает погрешность физических величин.

Пример. При закрутке ленты на угол (р происходит изменение жесткости ленты Н (фиг.З).

Для незакрученной ленты Н Е у, где

.3 b у Т2 осевои момент инерции сечения;

Е - модуль упругости.

Для закрученной ленты Н1 Е 1у :

I1 1У cos2 (f + lz Sin2 p - Yz у -sin2 f),

,

h h

где lz -jo. Zy /У z dF 0.

12F

Допустим, что лента закрутилась на угол . При следующих параметрах опоры (фиг.З, фиг.4) L Ri + R2;a 5 L/Ri; h 1,5 м; b 20 м; RI 15-10 3 м; R2 60 О 3 м, Т - усилие предварительного нагру- жения, /5 3° угол поворота внутреннего кольца относительно наружного. Тогда осевой момент инерции сечения ленты до закрутки

1у 0,5б- . Первоначальная жесткость

Н 11877 м2.

Осевой момент инерции сечения ленты после закрутки

1У 0,58 .

Жесткость после закрутки

н 12296 Н м2. Как видно из расчетов жесткость ленты увеличилась.

Первоначальный момент противодейст- вия ленты подсчитаем по формуле

..chaRi+tha то

МПр -----j--------;-- Т /I,

с ha( + a)-cha

SA

E Ц

гдеЛ Ґ ; Мпр 0,591 Н м.

Момент противодействия после закрутки ленты

Мпр 0,606 Н -м.

Первоначальный радиус кривизны при повороте внутреннего стакана относительно наружно/о на угол 1/R МПр/Н или R 2 м, a R 2,03 м.

Как видно из вычислений,радиус закрученной изгибаемой ленты увеличился на 30 мм. Это изменение повлечет за собой к возникновению дополнительных радиальных усилий, что в конечном итоге приведет к смещению оси вращения рамы 2.

Таким образом предлагаемый подвес по сравнению с прототипом позволяет размещать нагрузку без ее уравновешивания, быстро производить сборку подвеса и замену неисправных упругих лент, а также устранить погрешности настройки подвеса, что в конечном итоге приводит к более достоверным измерениям физических величин.

0

5

0

5

Формула изобретения Упругий подвес для прецизионного прибора, содержащий опору, выполненную в виде двух коаксиально расположенных стаканов, связанных между собой упругими лентами, равномерно размещенными в плоскости, перпендикулярной коси стаканов, и смещенными одна относительно другой вдоль оси стаканов, средства нагружения упругих лент, регулируемые по длине осевые торсионы, связывающие днища стаканов, направляющие упругих лент, размещенные в наружном стакане опоры, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных возможностей, он снабжен дополнительной опорой, выполненной аналогично основной и размещенной зеркально относительно нее, упругие ленты каждой опоры снабжены дополнительными направляющими во внутренних стаканах, соединения упругих лент с внутренними стаканами выполнены разъемными, причем внутренние стаканы основной и дополнительной опор между собой и наружные стаканы основной и дополнительной опор между собой жестко соединены конструктивными элементами.

Фиг. 3

Использование: изобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано в качестве подвеса для прецизионного прибора, либо испытательного стенда. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей. Для достижения данной цели в подвесе соединения упругих лент с внутренними стаканами выполнены разъемными. Причем ленты лишены свободы вращения в коаксиальных стаканах относительно своих продольных осей посредством направляющих. При этом как внутренние стаканы, так и наружные жестко связаны между собой рамой и основанием. 4 ил.