УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ДЕФОРМАЦИЙ Советский патент 1936 года по МПК G01N3/06 

Прибор служит для записи как больших, так и малых деформаций или вообще относительных перемещений (сотые доли миллиметра и меньше). Для достижения последней цели прибор позволяет увеличивать фактические деформации на графике до тысячи раз.

Прибор основан на получении вращательного движения гайки при поступательном движении болта, ввинчивающегося в данную гайку.

На чертеже фиг. 1 изображает схему основной части устройства; фиг. 2 - вертикальный осевой разрез устройства; фиг. 3 - разрез по линии АИКВ на фиг. 2; фиг. 4 - разрез по линии EMNOPF на фиг. 2 и фиг. 5 - вертикальный осевой разрез видоизмененного устройства.

На фиг. 1 показана гайка 2 с нарезкой, в которой ввинчен болт 1. Болт проходит через втулку 3, служащую направляющей для него и, кроме того, упором для гайки 2. Втулка 3 закреплена неподвижно, а болт 1 может двигаться вдоль втулки, т.е. по своей продольной оси, но не может вращаться вокруг этой оси (для этого в болте делается продольный паз, в котором помещается выступ от втулки). Если зажмем болт 1 во втулке 3 винтом 9 и станем навинчивать на болт 1 гайку 2, то последняя дойдет до сопротивления с втулкой 3 и упрется в нее. Тогда вращение прекратится и болт получит некоторое натяжение. Дальнейшее вращение гайки 2 возможно только при освобождении болта 1 винтом 9 и поступательном его движении по нарезке гайки 2. Если затормозится это движение, то гайка снова упрется во втулку и вращение ее прекратится. Таким образом вращение гайки 2 становится возможным только при поступательном движении болта 1 относительно неподвижной втулки 3. Болт 1 скрепляется с конструкцией или материалом, деформацию которых желают замерить, а втулка 3 скрепляется с неподвижной опорой. В этом случае перемещение болта 1 относительно втулки 3, будет соответствовать деформации предмета, с которым болт связан.

В соответствии с перемещением болта 1 относительно втулки 3 возможно и вращение гайки 2 всякий раз до упора в эту неподвижную втулку 3. Вращение гайки 2 в процессе фиксирования деформации осуществляется пружиной или путем натяжения грузом на перекинутой через блок струне, намотанной вокруг гайки 2. К гайке 2 прикрепляется барабан, обернутый бумагой для записи деформаций или перемещений. Запись производится карандашом, который касается барабана и закрепляется или неподвижно относительно неподвижной втулки, или, находясь в особом ползуне, получает отдельное движение от вращения барабана или от часового механизма или от системы, вызывающей деформацию. В этом случае получается запись на бумаге в виде диаграммы - линии деформации или в виде диаграммы зависимости деформаций (или перемещений) по времени или от нагрузки.

На фиг. 2-5 показана конструкция прибора.

Прибор монтируется на металлической плите, к которой прикреплена рамка 5. Болт 1 скрепляется тем или иным образом с деформируемым предметом. Гайка 2 вращается по мере поступательного перемещения болта 1. Неподвижная втулка 3 служит упором для гайки 2 и одновременно направляет болт 1. С гайкой 2 посредством винтов 12 скреплен барабан 4. Снизу в центре барабана входит винт 16 для придания барабану устойчивости. К рамке 5 на винтах прикреплены блоки 6, через которые перекинуты нити 7, намотанные на верхнюю часть гайки 2. К нитям 7 подвешены грузы 8, под действием которых гайка 2 получает вращательное движение. В неподвижной втулке 3 имеется винт 9 для закрепления болта 1 при установке и заводке прибора. Выступ 10 во втулке 3 входит в паз 11 болта 1 и не позволяет последнему вращаться вокруг его продольной оси. На правой стороне рамки 5 по стойке движется ползун 13, в котором укрепляется карандаш 14, прижимаемый к барабану пружиной 15. От ползуна 13 через блок 17 идет нить 18 к блоку 19 часового механизма 20. При вращении часовым механизмом блока 19 на него наматывается нить 18 и этим сообщается движение ползуну 13 с карандашом 14. Схема движения ползуна с карандашом может быть любая.

В практике записи деформаций (или перемещений) не всегда удобно скреплять болт 1 с деформирующимся предметом. При измерении и записи сжатия (или прогибов) проще только приложить усилие для перемещения болта (посредством какой-либо упорной штанги). В этом случае удержание в соответствующем положении болта 1 осуществляется отдельной пружиной. На фиг. 5 показано видоизменение устройства, в котором болт не связывается с деформирующимся предметом, а получает от него перемещения только при соприкосновении с ним. Подобно тому, как и по фиг. 2-4, на рамке 5 станины укреплена неподвижная втулка 3, направляющая болт 1 и одновременно служащая упором для гайки 2. Последняя вращается под действием спиральной пружины 24, конец которой надевается на шифт 21. Пружина работает аналогично тому, как в часовом механизме. Движение болта 1 тормозится спиральной пружиной 27, вытягивающей его вверх из неподвижной втулки и прижимающей этим гайку 2 к втулке 3. Если действие пружины 24 будет больше, чем действие пружины 27, то пружина 24 будет вращать гайку 2 и втягивать болт 1, сжимая пружину 27. Если же действие пружины 27 будет больше, чем действие пружины 24, то болт 1 будет настолько выдвинут вверх, что гайка 2 упрется в неподвижную втулку 3 и не будет вращаться до тех пор, пока не произойдет перемещение вниз болта 1. Это перемещение получится при действии на болт деформирующегося (смещающегося) предмета. При этом к болту прикладывается небольшое усилие, равное разности действия пружин 27 и 24. С гайкой 2 скрепляется барабан для графической записи деформаций. На этой же гайке по периметру укрепляется ободок 26, на котором наносятся соответствующие деления и цифры для непосредственных цифровых отсчетов замеряемых деформаций (или перемещений). Для показания числа полных оборотов барабана на ободке 26 делается один или несколько зубьев, задевающих шестерню 28 и этим дающих вращение диску 23 на штифте 22. Подобное приспособление может быть сделано и на варианте устройства по фиг. 2-4. Таким образом можно и записывать деформации и получать их в цифрах. Цифры прочитываются или через прорез в стойке (в кожухе) или же их указывает стрелка, укрепленная на рамке 5. Пружина 24 заводится, когда болт 7 ввинчен, т.е. когда он занимает вдвинутое до отказа положение. Пружина заводится или непосредственным вращением барабана или гайки 2 или же к последней приделывается зубчатая передача с выводом ручки наружу.

Все размеры конструкции определяются, исходя из конкретного назначения и заданного увеличения деформации и масштабов времени или усилий, перемещающих карандаш.

Увеличение деформации достигается соответствующей нарезкой болта 1 и соответственно гайки 2 и диаметром барабана. При перемещении болта на одну нитку нарезки (т.е. при ввинчивании его в гайку на один оборот) гайка получит один полный оборот вместе с барабаном, и карандаш, прижатый к барабану, опишет на нем замкнутую линию, длиной равную периметру барабана, т.е. длине круга с диаметром, равным диаметру барабана. След карандаша на барабане будет, следовательно, во столько раз больше перемещения болта 1, во сколько длина окружности по периметру барабана больше шага нарезки на болте.

Длина барабана определяется масштабом времени или масштабом сил. По данной скорости карандаша подбирается место и размер шкива на часовом механизме.

Длина болта, длина его нарезанной части, длина неподвижной втулки 3, размеры пружин 24 и 27, высота падения грузов 8 и длина ниток 7 определяется из расчета общего перемещения болта 1, равного деформации материала или конструкции.

1. Устройство для записи деформаций с применением винтовой пары, отличающееся тем, что для осуществления поступательного перемещения болта 1, тем или иным способом связанного с деформируемым телом, гайка 2, охватывающая нарезку болта 1, приводится во вращение при помощи нити 7, перекинутой через блоки 6 и несущей на своих концах грузы 8.

2. В устройстве по п. 1 применение барабана 4 для записи на нем деформаций, жестко скрепленного с гайкой 2.

3. Видоизменение устройства по пп. 1 и 2, отличающееся применением вместо грузов 8 спиральной пружины 24.

4. Форма выполнения устройства по п. 3, отличающаяся применением пружины 27, отжимающей болт 1 в сторону, противоположную его перемещению, создаваемому вращением гайки 2 под действием спиральной пружины 24.