ШЕНТНО-ТЕХШНЕийАйБИБЛИОТЕКА Советский патент 1971 года по МПК G01H3/06 

Изобретение относится к области силоизмерительных устройств, применяемых в приборах испытательной техники, и может быть использовано для измерения силы тяжести, силы реакции в растянутых или сжатых образцах эластичных материалов, силы адгезионного сцепления, силы молекулярного сцепления, силы трения и др. Известно силоизмерительное устройство в приборе для измерения релаксации напряжения в растянутых резиновых образцах. Известное устройство состоит из измерительной пружины растяжения, один конец которой неподвижен, а другой прикрепляется к верхнему зажиму образца. Образец закреплен на струбцине таким образом, что верхний зажим его под действием упругих сил опирается на опорную поверхность струбцины и может отрываться от нее под действием силы растяжения образца, направленной вверх. Специальным механизмом опускают струбцину и растягивают пружину до отрыва верхнего зажима образца от опорной поверхности струбцины, т. е. до наступления момента равновесия между упругой силой растянутого образца и силой растяжения пружины, о чем сигнализирует электрическая ламла, включаемая электрическими контактами. Затем по шкале определяют удлинение измерительной пружины с помощью стрелки, укрепленной на ее подвижном конце. Однако такое силоизмерительное устройство не обеспечивает высокой точности и объективности измерений вследствие использования в качестве упругого измерительного элемента стальной спиральной пружины, которой ствойственны изменение рабочих харак еристик во времени и плохая воспроизводимость показаний из-за гистерезиса. Кроме того, известное устройство недостаточно надежно из-за возможного несрабатывания электрических контактов вследствие их окисления. Целью изобретения является повышение точности и объективности измерений, удобство снятия показаний и повышение надежности работы силоизмерительных устройств. В предлагаемом устройстве применен электродвигатель, па валу которого закреплен рычаг с грузом, а к корпусу крепится тята, соединяющая корпус с верхним зажимом исследуемого образца. Корпус может свободно поворачиваться вокруг своей оси в подшипниках качения, причем на корпусе закреплена нланка с .прорезью, которая при повороте перекрывает луч света, направленный от ламны на фотодиод. В момент измерения двигатель представляет из себя двуплечий уравновешенный рычаг, к одному плечу которого (к корпусу) прикладывается измеряемая сила, а к другому (рычаг на оси ротора) - груз, создаюший уравновешивающий момент, ротор и статор фиксируются между со3бой магнитным полем статора в. момеит наступлення равновесия с немощью бесконтактного фотоэлектрического датчика. Такое выполнение силоизмерительного устройства позволяет повысить точность изме-5 реннй и надежность работы, максимально унрощает снятие показаний, облегчает и упрощает работу на приборе, благодаря возможности автоматизировать процесс, а также отсутствию необходимости в лереводных10 тарировочных графиках и периодической тарировкн измерительных элементов. Все это повышает эффективность применения предлагаемого устройства но сравнению с известными. Предлагаемое устройство использова-15 но в приборе для измерения релаксации напряжения при одноосном растяжении образ-. дов эластичных материалов. Па фиг. 1 показано силоизмерительное устройство в исходном положении; на фиг. 2 -20 то же, в момент измерения; на фиг. 3 - то же, вид сбоку с частичными разрезами. Автоматическое силоизмерительное устройство включает узел силоизмерения, состоящий из электродвигателя / со встроенным в25 его корпус редуктором 2, корпус (статор) электродвигателя установлен в подшипниках качения 3, закрепленных в кронштейнах 4. Кронштейны закреплены на основании 5. На корпусе двигателя установлена тяга 6,30 при помощи которой верхний зажим 7 испытываемого образца соединяется с корпусом двигателя. Рычаг 8 закреплен на выходной оси 9 редуктора двигателя. На рычаге установлены35 грузы 10, меняя которые можно получить различные дианазоиы измерений, и указательная стрелка 11. На основании укреплена шкала 12. На шкале имеется электрическая ламлочка 13,40 которая зажигается в момент равновесия рычажной системы. Узел фиксации момента равновесия рычажной системы состоит из планки 14, закрепленной на корпусе (статоре) электродвигате-45 ля 1, на нижнем конце которой имеется вертикальная прорезь щнриной 0,25-0,3 мм, диафрагмы .15, имеющей прорезь такую же, как в планке (в исходном положении прорези планки и диафрагмы смещены), фотодиода50 16, осветительной лампочки 17, укрепленных на основании напротив прорезей планки 14 и диафрагмы 15. Осветительная лампочка служит для засветки фотодиода в момент освещения щелей деталей 14 и 15.55 Испытываемый образец 18 закрепляется на струбцине 19 лри помощи верхнего 7 и нижнего 20 зажимов таким образом, что верхний зажим при приложении к нему вертикальной силы, направленной вверх, может от-60 рываться от струбцины. 4 кнопку 22 «пуска и кнопку 23 «исходное состояние, при помощи которой рычаг 8 после измерения возвращается в исходное положение. Устройство работает следующим образом, В исходном положении (см. фиг. 1) при помощи тяги 6 верхний зажим 7 соединяют с корпусом (статором) электродвигателя /. при этом повернется корпус электродвигатедд вместе с ним плапка 14. Так как соотношение плеч А к В выбрано 1:5, то прорезь в планке сместится относительно прорези в диафрагме 15 на 0,5 мм, и планка перекроет свет от лампочки на фотодиод. В этом положении электрическая схема подготовлена к пуску. При нажатии на кнопку 22 через электросхему подается напряжение на электродвигатель. Пачинает вращаться ротор электродвигателя 1 и через встроенный в его корпус редуктор поднимает рычаг 8 с грузами 10. Корпус (статор) электродвигателя в это время удерживается от вращения под действием реактивного момента силой реакции растянутого образна. При подходе рычага 8 к момеиту равновесия рычажной системы корпус электродвигателя / начнет поворачиваться в исходное положение и с помощью тяги 6 оторвет верхний зажим от опорной поверхности струбцины на величину 0,1-0,15 мм. Вместе с корпусом повернется плаика 14, при этом образец растянется на величину 0,1-0,15 мм, что не влияет на точность измерения. В момент совмещения прорезей планки 14 и диафрагмы 15 засветится фотодиод 16 и через электросхему остановит электродвигатель 1, оставив включенной одну обмотку, которая создает тормозной момент между ротором и статором, в результате чего образуется жесткая рычажная система, состоящая из двух, плечей, уравновешенных относительно оси двигателя. Одиим плечом, к которому прикладывается измеряемая сила, является корпус двигателя 1, другим - рычаг 8 с грузом. Одповременно на шкале 12 загорается ламночка 13, сигнализирующая о наступлении момента равновесия рычажной системы, Чем больше измеряемая нагрузка, тем на больший угол отклонится рычаг с грузом до наступления мо.меита равновесия. Величина измеренной силы отсчитывается непосредственно по шкале 12 в единицах силы Гс, кГс. Для возвращения груза в исходное состоящие нажать иа кнопку 23 «исходное состояние. При этом рычаг с грузом опустится в вертикальное положение. При помощи тяги 6 отсоединяют верхний зажим 7 от корпуса двигателя 1. Это соответствует исходному положению прибора. Пример. Опытный образец прибора для измерения усилия в растянутых образцах 1.Диапазоны измеряемых сил, Г с: 10-100100-1000 20-200200-2000 50-500 При необходимости диапазоны сил могут быть расширены. 2.Относительная погрешность в % измеряемых сил от измеряемой величины в диапазоне от 10 до 20 всей шкалы не хуже 3, от 25 до 50 - 2 и от 50 до 100 - 1. 3.Максимальное время измерения (при максимальной нагрузке) 10 сек. В случае применения силоизмерительного устройства для измерения сил сцепления (например, при креплении резины к металлу или другим материалам), адгезии, страгивания и других, т. е. в тех случаях, когда измеряемая сила после измерения исчезает, устройство снабжается поводковой стрелкой, которая фиксирует величину измеренной силы «а шкале, в то время как основная измерительная стрелка возвращается на нуль. Предмет изобретения Си юизмерительное устройство, содержашее электродвигатель с встроенным редуктором, кинематически связывающим корпус электродвигателя, соединенный с подвижным зажимом образца, с валом электродвигателя, «а котором укреплен рычаг с набором сменных грузов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, к корпусу редуктора прикреплена планка со шелевой прорезью, совпадающая с имеющей такую же Прорезь диафрагмой, укрепленной на раме устройства между источником света и фотодатчиком, включенным в цепь управления электродвигателя.

Гиг J

J