Прибор для измерения крутящих моментов при круглом центровом шлифовании Советский патент 1938 года по МПК G01L3/10 

Н. Н. Васильев, Н. И. Вол Прибор для измерения крут центровом ш Заявлено 27 мая 193 Опубликовано 31 При экспериментальных исследованиях по резанию металлов уже были сделаны попытки применить для измерения крутящих моментов электрический конденсатор, образованный двумя изолированными друг от друга металлическими пластинами, помещенными на двух дисках, укрепляемых на изделии. Под влиянием крутящего момента изделие упруго скручивается,-вследствие чего диски смещаются один относительно другого на некоторый угол, изменяя вместе с тем расстояние между поверхностями пластин, образующими конденсатор. Происходящие при этом изменения емкости фиксируются соответствующими приборами (см., например, Никитин. Методика экспериментальных исследований по резанию металлов, стр. 90). Если обратиться к математическому выражению емкости такого конденсатора:г -- 4 -ri где С- емкость, Е - диэлектрическая постоянная, 5 - действующая площадь пластин и d-расстояние между ними, то нетрудно заметить, что заьский н А. И. Раб щих моментов лифовании. года за . ТП-7987. января 1938 гола. кон изменения емкости такого ко1 денсатора не прямо пропорционален изменению расстояния d между пластинами. Поэтому при повторной I сборке такого конденсатора, обязательно имеющей место при перестаI новке его с одного обрабатываемого ; изделия на другое, создается боль: шое неудобство, состоящее в том, j что чрезвычайно трудно собрать его и установить точно в таком же положении, как и на предыдущем издеI ЛИИ, т. е. сохранить постоянство наI чальной его емкости. Поэтому после I повторной установки приращение его емкости под действием тех или иных изменений крутящего момента будет другое, чем при предыдущих установках, и новая градуировка прибора неизбежна. Вполне очевидно, что, независимо от этого, потребуется новая градуировка прибора при изделиях из одного и того же материала, но разных диаметров, при изделиях одинакового диаметра, но из материалов с разными модулями упругости на сдвиг и т. п. Все это делает пользование подобными приборами чрезвычайно затруднительным, а .межд} тем способ

измерения крутящих моментов с приNiCHeHHeM электрического конденсатора имеет большие преимущества, так как дает возможность регистрировать весьма кратковременные изменения крутящего момента и притом с больщой точностью.

Предлагаемый прибор не имеет вышеуказанных недостатков, присущих известным до сего времени приборам, и потому дает возможность использовать на практике все преимущества электрического конденсатора, как средства для преобразования не электрических величин в электрические. Достигается это тем, что конденсатор укрепляется на поводковом патроне станка и имеет механическую связь с изделием посредством поводка.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают соответственно вид спереди и сбоку планщайбы станка с укрепленным па пей конденсатором, связанным с изделием поводком; фиг. 3-6-разрезы и наружные виды конденсатора; фиг. 7-электрическую схему прибора.

На планщайбе 24 станка укрепляется болтами 26 кронщтейн 25, на котором помещен конденсатор. Емкость конденсатора образована пластинами 27 и 28, последняя из которых укреплена на кронщтейне только одним своим концом. Связь между планщайбой и изделием осуществляется через поводок 29, укрепляемый на изделии 32 болтом 31 и входящий своим коническим острием 30 в какое-нибудь одно из двух гнезд .55, имеющихся в пластине 28 конденсатора. Сопротивление резания, передаваемое через поводок 29 на пластину 28, прогибает последнюю, изменяя при этом начальную емкость конденсатора. Так как прогиб пластины 28, а следовательно, и изменение емкости конденсатора будут различными в зависимости от величины сопротивления резанию, то по изменению емкости можно судить о величине сопротивления резанию, от которого нетрудно перейти уже к крутящему моменту.

Наличие в кронщтейне 25 конденсатора продольных прорезов 34 для

болтов 26 и наличие в пластине 28 двух гнезд 33 для конического острия поводка дают возможность переставлять конденсатор относительно поводка в два положения, изменяя при этом длину плеча пластины 25 от места ее закрепления до точки приложения усилия, передаваемого поводком. Так как прогиб зависит от длипы плеча, передающего усилие, то указанное устройство позволяет получить необходимую характеристику приращения емкости, не прибегая к смене отдельных частей конденсатора и не изменяя начальной его емкости, а только переставив весь конденсатор в целом. При больщей длине п.деча пластины конденсатор будет работать в пределах нагрузок от РО до Pj, а при меньшей длине плеча от Р, до Ржах,

где РО PI РгаахТакое устройство дает возможность подобрать пологую характеристику изменения емкости и гарантирует как чувствительность схемы, так и удобство отсчета по соответствующим указательным приборам.

Пластина 28 является одним полюсо.м конденсатора, дающим естественный контакт па станок, что будет служить общей точкой всей электрической схемы. Вторая пластина 27 конденсатора, будучи изолирована от пластины 28, служит вторым полюсом для соединения с электрической схемой. Для учета изменения емкости переменного конденсатора может служить любая из существующих в радиотехнике схем для измерения емкостей, позволяющая учитывать быстро-переменные емкости. Обычно для подобных целей используют схемы измерения, основанные на принципе электрического резонанса. Эти схемы обладают достаточной чувствительностью, цо и больщой неустойчивостью. Поэтому в данном случае применяется соверщенно отличный метод измерения, (авторское свидетельство № 43085), который, несмотря на простоту применяемого устройства, дает хорощий эффект как по устойчивости, так и по чувствительности изменения емкости.

Принципиальная схема приведена на фиг. 7. Она состоит в основном

из двух caNfOCTOflTe.TbHbix частей. Главная часть ее состоит из двух симметричных цепей: ) конденсатора переменной емкости 10, сопротивления /5, лампы 3, сопротивлений 18 и /Я 2) конденсатора 13, сопротивления 15, лампы 2 и сопротивления 18.

Все электрические величины этих цепей должны быть равны между собою. Конденсаторы 10 и 13, а также сопротивления 75 имеют общие точки. Между этими точками включена вторичная обмотка трансформатора 5. Если к первичной обмотке этого трансформатора подвести переменную электродвижущую силу от какого-либо постороннего источника (описание его будет приведено ниже), то к обеим вышеуказанным ветвям (к конденсаторам 10 и 13} это напряжение будет подано в одной и той же фазе.

При условии симметричности обеих ветвей в анодных цепях их будет протекать постоянный ток в одном направлении и одинаковой величины. Включенный параллельно этим цепям гальванометр покажет нулевое положение. При изменении емкости конденсатора 10 изменится потенциал, подаваемый на сетку лампы, и вслед за этим изменится ток в цепи анода. В этом случае гальванометр будет фиксировать разность токов, протекающих в анодных цепях.

Как указано выще, основным условием нормальной работы этой схемы является идентичность деталей, входящих в обе ветви схемы.

Чрезвычайно трудно подобрать детали, в особенности лампы, обладающие равными параметрами. Поэтому, в анодных цепях применяются переменные сопротивления 18 и 19, с помощью которых можно скомпенсировать неравенства плеч и без труда получить равенство токов в них. Переключатель 22 служит для перехода с гальванометра на осциллограф.

Сопротивление 16 служит добавочным щунтом гальванометра. Оно очевидно, потребуется для устранения неравенства сопротивлений щлейфа осциллографа и рамки гальванометра.

Как указано выще, питание схемы переменным током осуществляется

посторонним источником. Этим источником может быть любой генератор переменного тока и даже осветительная сеть. Однако, от последней приходится отказаться из-за непостоянства напряжения. Мощность, потребляемая этим устройством, позволяет использовать ламповый генератор, который, при условии питания его от аккумуляторов, дает достаточное постоянство напряжения. Частота этого генератора существенного значения не имеет. Самоиндукция 4 и емкость С образуют колебательный контур в цепи анода лампы 7. Самоиндукция 4а служит обратной связью в цепи сетки. Сопротивление 14 и конденсатор 77 образуют гридлик.

Подавая лампы на анод и нить накала напряжение .постоянного тока, полу чим в анодной цепи постоянный ток. В колебательном контуре возникнут колебания переменного тока с частотой, зависящей от величины самоиндукции и емкости. Эти колебания будут поддерживаться энергией, подаваемой от этого контура на сетку лампы через самоиндукпию 4а. Катущка 4Ь служит для передачи энергии генератора на переходный трансформатор 5. Все три обмотки помепдены на одном общем сердечнике.

Сопротивление 77 служит для регулировки потенциала, подводимого к сеткам ламп.

Чувствительность этой схемы зависит от величины переменной составляющей напряжения, подведенной к сеткам ламп. С другой стороны, с увеличением чувствительности прибора диапазон непосредственного отсчета по прибору уменьщается. Поэтому, для обеспечения необходимой чувствительности, весь диапазон измерения разбивают на две части Рр-PI и 7 1-fmai, как указано ранее. Это позволяет производить измерения на всем участке с заданной чувствительностью, не выходя за пределы щкалы индикатора.

Электрическое питание схемЬ осуществляется щелочным аккумулятором емкостью в 2,5 Ah, напряжением 160 V и щелочным аккумулятором емкостью в 20-40 Ah, напряжением 5- 6 V. Чрезвычайно важно соблюдать по

стоянство режима питания всех цепей схемы. Поэтому устройство снабжено приборами для наблюдения и деталями для регулировки режима соответствующих цепей схемы.

Предмет изобретения.

1. Прибор для измерения крутящих моментов при круглом центровом шлифовании путем применения укрепленного на поводковой шайбе конденсатора с одной упруго деформируемой пластиной, отличающийся тем, что упруго деформируемая пластина использована в качестве поводкового пальца для вранления изделия через укрепленный на последнем поводок.

к авторскому свидетельству Н, Н. Васильева, Н. И, Вольского и А. И. Рабинович М 54524

1 фиг 2

А«

J

/

фиг. 5

фиг. 6

к авторскому свидетельству Н. Н. Васильева. Н. И. Вольского и А. И. Рабинович № 52524

14

42::-

- .,

и и

/2

9(V

/5

Д п

К

/S

4/ /ijii