ШЕСТИКОМПОНЕНТНЫЕ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ВНУТРИМОДЕЛЬНЫЕ ВЕСЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГРЕБНОГО Советский патент 1973 года по МПК G01L5/16 

1

Изобретение относится к области аэродинамических и гидродинамических испытаний, а именно к области измерения сил и моментов, действующих на испытываемый объект.

Известны шестикомпонентные тензометрические внутримодельные весы для испытаний гребного винта, содержащие измеритель крутящего момента, жестко связанный с гребным винтом, а через развязывающую муфту - с валом привода, измеритель двух перерезывающих сил с измерительными балочками, выполненный в виде пространственной рамы, измеритель осевой силы и изгибающих моментов.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно состоит из механически разделенных измерителей, каждый из которых измеряет соответствующий компонент, имеет больщие габариты, низкую собственную частоту и значительные влияния паразитных моментов и сил.

Для повыщения точности измерения и уменьщения габаритов в предлагаемых весах измеритель крутящего момента выполнен в виде полого цилиндра с продольными пазами, между которыми закреплены тензодатчики, пространственная рама выполнена в виде опирающегося на стойки с малой поперечной жесткостью крестообразного ригеля, соеди ненного через поводки с неподвижными концами измерительных балочек, связанных также с парами стоек, имеющих больщую жесткость в направлении действия измеряемой силы и малую жесткость в перпендикулярном ей направлении, другой конец балочек закреплен на подвижном центре, измеритель осевой силы и изгибающих моментов выполнен в виде тонкостенного цилиндра с продольно-поперечными вырезами и измерительными балочками, подвещенными вдоль его образующей, причем пространственная рама помещена внутри тонкостенного цилиндра и жестко с ним связана, а сам цилиндр помещен внутри цилиндра измерителя крз-тящего

момента и связан с ним через подшипник.

На фиг. 1 показаны описываемые весы; на фиг. 2 - развертка цилиндра измерителя крутящего момента; на фиг. 3 - разрезы по А-Л и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка цилиндра измерителя осевой силы и изгибающих моментов.

Устройство состоит из измерителя / крутящего момента, измерителя 2 поперечных сил и измерителя 3 осевого усилия и изгибающих

моментов.

Измеритель крутящего момента выполнен в виде тонкостенного полого цилиндра 4 с двадцатью стержнями 5, образующими «беличью клетку. На резьбовой части 6 цилиндра крепят обтекатель 7, а при помощи гайки 3 8 закрепляют модель винта 9 на упругом . Измеритель поперечных сил выполнен в виде пространственной рамы с измерительными балочкамн 10, закрепленными подвижны-5 ми концами на восьми стойках 11 прямоугольного сечения, которые через поводки 12 связаны при помощи крестообразного ригеля 13, подвешенного из двенадцати стойках квадратного сечения 14, с жестким центром 15.ю Измеритель осевой силы и изгибающих моментов, изготовленный за одно целое с измерителями перерезывающих сил, представляет собой полый цилиндр, в котором при помощи пазов 16 образованы четыре измерительныеis балочки 17, расположенные через 90° друг от друга по поверхности цилиндра, и упругие поводки 18. На измерительных балочках наклеены полупроводниковые тензорезисторы 19. Измеритель крутящего момента жестко свя-20 зан через упругую муфту 20 с приводным валом динамометра 21 и вращается вместе с ним. Остальные измерители, связанные с корпусом динамометра 22, неподвижны. Передача измеряемых сил к ним осуществляется25 через подшипники скольжения 23 и 24. устройство работает следующим образом. Крутящий момент MX вызывает изгиб и скручивание стержней 5, на части которых наклеены полупроводниковые тензорезисторы.зо Поскольку жесткость стержней на изгиб значительно меньше жесткости их на растяжение, то при соответствующем включении тензорезисторов изгибная деформация преобразуется в изменение сопротивления тензорези-35 сторов, пропорциональное величине крутящего момента. Осевая сила Р, перерезывающие силы Ру, PZ, изгибающие моменты My и М практически не влияют на показания измерителя кру-40 тящего момента ввиду большой жесткости стержней на растяжение - сжатие и благодаря соответствующему включению тензорезисторов. Эти силы и моменты передаются через под-45 шипник 23 на невращающийся цилиндрический упругий элемент. Перерезывающая сила, например Ру, передается через измеритель крутящего момента и подщипник на жесткий центр, перемещение50 которого деформирует связанные с ним измерительные балочки 10, противоположные концы которых закреплены на неподвижных стойках. При этом одна из измерительных балочек растягивается, а вторая сжимается.55 Сила Ру не деформирует балочки 10, предназначенные для измерения силы PZ, так как вместе с жестким центром перемещаются ригель и соответствующие поводки. Жесткость стоек на изгиб в направлении рассматривае-60 мого перемещения мала, поэтому они не препятствуют движению балочек. Так же работает измеритель перерезывающей силы Р Осевая сила и изгибающие моменты через стойки 11, не оказывая влияния на измерение65 4 перерезывающих сил, передаются на цилиндрический измеритель осевой силы и изгибающих моментов. Благодаря наличию пазов 16 и поводков 18, по концам которых образованы шарниры, под действием осевой силы РХ происходит деформация измерительных балочек 17, при этом все четыре измерительные балочки получают деформацию одного знака. Под действием изгибающего момента, например My, одна из измерительных балочек растягивается, а вторая сжимается. Этот момент не деформирует другие две балочки, так как происходит разворот цилиндрического упругого элемента вокруг этих балочек. Под действием момента М наблюдается обратная картина, На балочках наклеено по два тензорезисторд; по одному с каждой балочки используют дд измерения осевой силы, вторые тензорезисторы на балочках используют попарно соответственно для измерения моментов My и д. Разделение момента и осевой силы производится электрическим путем. Нейтрализация действия перерезывающих сил и скручивания в этом измерителе осуществляется поводками 18, обладающими большой жесткостью на растяжение-сжатие, Упругая муфта служит для снятия вибраций приводного двигателя и колебаний вала. а также обеспечивает необходимые измерительные перемещения упругой системы дина-мометра. Предмет изобретения Шестикомпонентные тензометрические внутримодельные весы для испытаний гребного винта, содержащие измеритель крутящего момента, жестко связанный с гребным винтом, а через развязывающую муфту - с вадом привода, измеритель двух перерезывающих сил с измерительными балочками, выполненный в виде прострапственной рамы, измеритель осевой силы и изгибающих моментов, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности измерения и уменьшения габаритов, измеритель крутящего момента выполнен в виде полого цилиндра с продольными пазами, между которыми закреплены тензодатчики, пространственная рама выполнена в виде опирающегося на стойки с малой поперечной жесткостью крестообразного ригеля, соединенного через поводки с неподвижными концами измерительных балочек, связанных с парами стоек, имеющих большую жесткость в направлении действия измеряемой силы и малую жесткость в перпендикулярном ей направлении, другой конец балочек закреплен на подвижном центре, измеритель осевой силы и изгибающих моментов выполнен в виде тонкостенного цилиндра с продольно-поперечными вырезами и измерительными балочками, подвешеппыми вдоль его образующей, причем пространственная рама

помещена внутри тонкостепного цилиндра и жестко с ним связана, а сам цилиндр помещен внутри цилиндра измерителя крутящего момента и связан с ним через подшипник.