ИНТЕГРАТОР Советский патент 1941 года по МПК E01B35/04 

Полученные путеизмерительными приборами диаграммы дают основания для выправки кривой, причем величина требуемых сдвигов точек неправильно лежащей кривой определяется рядом вычислений.

Предлагаемый прибор - интегратор - дает возможность избежать арифметических вычислений и механически определять необходимые сдвиги кривой. Способ выправки базируется на следующем положении: величина сдвига какой-либо точки расстроившейся кривой пропорциональна разности статических моментов относительно ординаты этой точки части площадей диаграмм стрел расстроившейся и выправленной кривой от начала диаграммы до этой ординаты.

Таким образом, если на диаграмме, полученной при помощи тележки, измеряющей действительные величины стрел расстроившейся кривой, нанести диаграмму стрел выправленной кривой, то статический момент разности площадей этих диаграмм от начала диаграммы до ординаты какой-либо точки, по отношению к этой ординате, даст в некотором масштабе величину сдвига этой точки.

Как известно, механическое вычисление статических моментов площадей фигур может быть произведено интегратором. Однако для данного случая обычная конструкция интегратора является мало удобной по следующей причине.

Для определения статического момента относительно ординаты какой-либо точки части площади диаграммы стрел кривой, ограниченной с одной стороны контуром диаграммы, с другой - прямой нулевой линией, а с третьей - ординатой исследуемой точки, существующую конструкцию интегратора пришлось бы расположить параллельно этой ординате, т.е. перпендикулярно к длине диаграммы стрел. Обводом всего контура диаграммы по вышеуказанным линиям получается статический момент обведенной площади. Следовательно, для получения статического момента относительно ординаты следующей точки пришлось бы вновь передвинуть интегратор параллельно самому себе на величину одного деления кривой в масштабе диаграммы и повторить вновь обвод всего контура диаграммы, проходя вторично по тем же линиям.

Этот многократный обвод и поступательные перемещения интегратора относительно диаграммы можно не производить, если интегратор при обводе только контурной линии диаграммы будет давать величину искомого статического момента относительно ординаты точки контура, в которой находится обводный штифт интегратора.

Для достижения этой цели возможны два варианта конструкции интегратора: либо, как обычно, интегратор перемещается относительно неподвижной диаграммы (это удобно при небольшой длине диаграммы), либо диаграмма перемещается относительно неподвижного интегратора (это удобно при большой длине диаграммы и при автоматизации ее перемещения).

На фиг. 1 показан вид предлагаемого интегратора сбоку, фиг. 2 - то же в плане.

Описываемая ниже принципиальная схематическая конструкция интегратора предусматривает возможность разработки ее в этих двух вариантах.

В первом случае на уложенную на ровную поверхность диаграмму накладывается параллельно ее нулевой линии металлическая линейка, имеющая продольную направляющую зубчатую рейку и жолоб, в который помещается реборда колеса 1 корпуса интегратора. Во втором случае на продолжение оси колеса насаживается барабан, протягивающий при вращении через специальный плоский столик на корпусе интегратора диаграммную ленту, сматывающуюся и наматывающуюся с одного барабана на другой.

Колесо 1 вращается вследствие перемещения всего корпуса интегратора относительно направляющей рейки (1-й вариант) либо вращения рукоятки 2 от руки или от какого-либо привода (2-й вариант). В том и другом случае вращение колеса 1 вызывает вращение плоского диска 3, сцепленного зубчатой передачей с колесом 1.

Обводный штифт интегратора 4 прикреплен к трубчатому рычагу 5, имеющему возможность перемещаться лишь вдоль своей оси, проходящей через ось вращения диска 3. На другом конце рычага 5 имеется ролик 6, вращающийся вокруг своей оси, совпадающей с направлением рычага 5.

Ролик 6 касается своей окружностью нижней плоскости диска 3 и имеет шпонку, входящую в продольную канавку оси 7, являющейся продолжением рычага 5 и неподвижной относительно корпуса интегратора, но могущей вращаться.

Таким образом, перемещение обводного штифта 4 относительно нулевой линии диаграммы повлечет за собой перемещение ролика 6 относительно центра диска 3. При нахождении обводного штифта на нулевой линии диаграммы точка касания ролика 6 с диском 3 совпадает с центром последнего. Поэтому, несмотря на относительное перемещение диаграммы и вращение диска 3, ролик 6 не будет вращаться. При отклонении обводного штифта от нулевой линии ролик 6 начнет вращаться в том или ином направлении, в зависимости от направления отклонения, и величина поворота этого ролика будет пропорциональна площади диаграммы, заключенной между нулевой линией и контуром диаграммы от начала отклонения до ординаты точки, в которой в момент отсчета угла поворота ролика находится обводное острие интегратора.

Вращение ролика 6 осью 7 передается зубчатому колесу 8, плоскость которого совпадает с осью вращения диска 3. На это колесо сверху наложен рычаг 5, имеющий снизу зубчатую рейку.

Направление рычага 9 также совпадает с радиусом диска 3 и его перемещение может происходить лишь в этом направлении. Как видно из конструкции, это перемещение будет пропорционально повороту ролика 6, т.е. пропорционально указанной выше площади диаграммы.

Поэтому деления, нанесенные на рычаге 9, позволяют отсчитывать величину площади диаграммы. Присоединение же к этому рычагу пишущего штифта позволит наносить на измеряемую диаграмму кривую ее площадей.

Прикрепленный к концу рычага 9 ролик 10 касается верхней плоскости диска 3 и при несовпадении точки касания с центром этого диска будет вращаться подобно ролику 6. Угол поворота последнего будет пропорционален искомому статическому моменту площади диаграммы. Отсчет этого угла может производиться по нанесенным на окружности ролика 10 делениям и индексу, прикрепленному к рычагу 9. С помощью аналогичного зубчатого механизма, как и для ролика 6, поворот ролика 10 может быть передан на пишущее приспособление, дающее графическую запись кривой статических моментов.

Присоединение такого интегратора к путеизмерительной тележке для записи стрел кривых позволит автоматически тут же на месте измерений определять величину сдвига точек кривой.

Данный интегратор может быть применен не только для определения величины сдвигов кривых, но и во всех других случаях, когда требуется определять площади диаграмм и статические моменты этих площадей относительно ординат.

В частности, например, обвод интегратором диаграммы ускорений, полученной акселерометром, позволит механически определять амплитуды колебаний и их скорость.

1. Интегратор, включающий в себя горизонтальный фрикционный диск, приводимый во вращение от колеса и служащий для передачи вращения передвижному по диаметру диска фрикционному ролику, связанному с обводным штифтом, отличающийся тем, что фрикционный ролик, связанный с обводным штифтом, через систему зубчатых колес передает движение зубчатой рейке в направлении, перпендикулярном к направлению движения интегратора, снабженной делениями для отсчета обводимых штифтом площадей при перемещении интегратора по линии параллельной нулевой линии диаграммы.

2. Форма выполнения интегратора по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатая рейка снабжена фрикционным счетным роликом 10, приводимым во вращение от горизонтального фрикционного диска и служащим для отсчета статических моментов обводимых площадей диаграммы.