РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1968 года по МПК G01N3/06 

Известен регистрирующий прибор для испытательных машин, содержащий экстензометр с датчиком и с направляющей в виде втулки, соприкасающейся с корпусом экстензометра при помощи шариков, механизм для регистрации перемещений, выполненный в виде барабана и датчика обратной связи.

В предложенном устройстве барабан снабжен установленными на его валу втулкой, следящим кулачком и фиксатором, фиксирующим следящий кулачок в заданном угловом положении. Датчик перемещений выполнен со сменными сердечниками, имеющими различную магнитную проницаемость.

Такое выполнение устройства позволяет фиксировать на ленте барабана отличающиеся по величине деформации и записывать несколько диаграмм на одной и той же бумаге.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 изображен экстензометр в разрезе и вид А; на фиг. 3 - осевой разрез барабана и устройства для смещения следящего кулачка (разрез по Б-Б на фиг. 1); на фиг. 4 - маховичок и фиксатор (вид В); на фиг. 5 дан пример записи диаграмм.

Регистрирующий прибор содержит экстензометр 1, дифференциально-трансформаторный датчик 2 перемещений которого выполнен со сменными сердечниками, дифференциально-трансформаторный датчик 3 обратной связи, сердечник 4 которого шарнирно закреплен на малом плече рычага 5, а катушка 6 жестко установлена в корпусе прибора, диаграммный барабан 7 с прикрепленной к нему при помощи прижимной линейки 8 диаграммной бумагой 9, следящий кулачок 10, жестко смонтированный на втулке 11. Втулка установлена на оси 12 барабана 7. Ось служит направляющей, вокруг которой втулка может поворачиваться и фиксироваться при помощи фиксатора 13, маховичка 14 и пружины 15, которая прижимает маховичок к фиксатору. Маховичок соединяется с втулкой при помощи направляющих штифтов 16 приводного механизма, состоящего из редуктора 17 и электродвигателя 18. Рычаг 5 посредством ролика 19 опирается на рабочую поверхность кулачка 10 и прижимается пружиной 20. Прибор имеет электронный усилитель 21 и пишущий элемент 22.

Корпус 23 экстензометра выполнен в виде полого цилиндра со ступенчатым отверстием и продольным боковым вырезом для установки на образец. Направляющая 24 представляет собой также полый цилиндр с боковым продольным вырезом для установки на образец. Опорные призмы 25 размещены в верхней части отверстия направляющей и в нижней ступени отверстия корпуса. Два штока 26 имеют прижимные конусы 27, пружины 28 и рукоятки 29. Кронштейны 30 и 31 предназначены для направления штоков 26. Сепаратор 32 выполнен с двумя рядами калиброванных шариков 33. Корпуса дифференциально-трансформаторных датчиков 2 симметрично закреплены на наружной образующей корпуса 23. Сердечник 34 датчика укреплен в кронштейне 31 при помощи винта 35, а катушка 36 - в корпусе при помощи резьбовой крышки 37.

Регистрирующий прибор работает следующим образом. С помощью рукояток штоки с прижимными конусами оттягиваются и через продольный паз Г в направляющей и корпусе с помощью опорных призм экстензометр устанавливают на расчетную часть испытуемого образца 38. Под действием пружин конуса прижимают образец к опорным призмам и таким образом удерживают экстензометр на расчетной части испытуемого образца.

Под действием приложенной растягивающей нагрузки образец деформируется, увеличивается расстояние между точками крепления направляющей и корпуса. Так как направляющая и корпус при помощи опорных призм и прижимных конусов закреплены на образце, то при деформации образца направляющая поступательно перемещается относительно корпуса на величину, равную деформации расчетной части образца. При этом направление перемещения, соосное продольной деформации образца, осуществляется с помощью тщательно обработанных сопряженных поверхностей направляющей, корпуса и калиброванных шариков, расположенных между этими поверхностями. Вследствие того, что сердечник дифференциально-трансформаторного датчика жестко закреплен в кронштейне направляющей, а катушка закреплена в корпусе, сердечник вместе с направляющей перемещается относительно катушки пропорционально деформации образца.

Трансформаторные катушки датчика перемещений и датчика обратной связи включены в мосты следящей системы регистрирующего прибора. При деформации изменяется индуктивность датчика перемещений, нарушается баланс моста следящей системы и на выходе моста возникает напряжение, поступающее в электронный усилитель. С выходного каскада электронного усилителя сигнал подается на электродвигатель привода вращения барабана.

При вращении барабана с помощью следящего кулачка, установленного на оси барабана и синхронно с ним вращающегося, поворачивается рычаг, на малом плече которого шарнирно закреплен сердечник датчика обратной связи. Так как профиль следящего кулачка выполнен по спирали Архимеда, то угол поворота рычага пропорционален углу поворота барабана. При повороте рычага изменяются положение сердечника датчика обратной связи и индуктивность катушки датчика обратной связи в сторону равновесия моста следящей системы.

Электродвигатель приводного механизма вращает барабан, а, следовательно, поворачивает рычаг и изменяет положение сердечника датчика обратной связи до момента, когда индуктивности датчика перемещений и датчика обратной связи равны.

При установке в датчик перемещений сердечников с различными геометрическими размерами и магнитными характеристиками индуктивность датчиков перемещений (при перемещении сердечника датчика на одну и ту же величину, пропорциональную деформации образца) изменяется в различной степени, а, следовательно, и положение сердечника датчика обратной связи при согласовании индуктивностей катушек различно.

Положение барабана при одной и той же деформации образца также различно, т.е. масштаб записи деформации изменяется в соответствии с геометрическими размерами и магнитными характеристиками сердечников, устанавливаемых в дифференциально-трансформаторном датчике перемещений.

После записи диаграммы система возвращается в нулевое положение, чтобы записать следующую диаграмму необходимо или менять диаграммную бумагу, или смещать начальное положение барабана относительно начального положения пишущего элемента с тем, чтобы следующая диаграмма была смещена относительно предыдущей на величину, позволяющую выполнять дальнейшую графическую обработку диаграмм.

Смещение начального положения барабана относительно начального положения пишущего элемента осуществляется следующим образом. После записи диаграммы испытуемого образца, не возвращая систему в первоначальное положение, нажимают маховичок, выводя зубья, нарезанные на торцовой поверхности маховичка, из зацепления с фиксатором, поворачивают маховичок вместе с втулкой и следящим кулачком на один зуб маховичка и отпускают маховичок. Под действием пружины маховичок впадиной следующего зуба входит в зацепление с зубом фиксатора. При этом втулка, соединенная с маховичком направляющими штифтами, вместе с закрепленным на ней следящим кулачком смещается относительно барабана на некоторый угол, определяемый из условия возможности графической обработки нескольких диаграмм на одном и том же листе диаграммной бумаги. Так как следящий кулачок при помощи рычага кинематически связан с сердечником датчика обратной связи, который при возвращении системы в начальное (нулевое) положение занимает всегда одно и то же положение, то и следящий кулачок будет занимать всегда (в нулевом положении системы) одно и то же положение. Вследствие того, что барабан смещен на некоторый угол относительно следящего кулачка, начальное положение записываемой диаграммы будет смещено относительно предыдущей на величину, пропорциональную углу смещения барабана относительно следящего кулачка.

Перемещение пишущего элемента вдоль образующей барабана, т.е. запись прикладываемой к образцу нагрузки, должно осуществляться при помощи другой следящей системы.

Регистрирующее устройство к испытательным машинам, содержащее экстензометр с датчиком и с направляющей в виде втулки, соприкасающейся с корпусом экстензометра при помощи, например, шариков, механизм для регистрации перемещений, выполненный в виде барабана и датчика обратной связи, отличающееся тем, что, с целью записи нескольких диаграмм на одной и той же бумаге, барабан снабжен установленными на его валу втулкой, следящим кулачком и фиксатором, фиксирующим следящий кулачок в заданном угловом положении, а датчик перемещений выполнен со сменными сердечниками, имеющими различную магнитную проницаемость, что позволяет фиксировать на ленте барабана отличающиеся по величине деформации.