Устройство для измерения динамической нагрузки Советский патент 1979 года по МПК G01L1/16 

I

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения импульса силы, давления и других динамических нагрузок, воз- никаюших, при воздействии на преграду лазерного излучения, ударных волн апи мощного потока электронов.

Известно силоизмернтельное устройство, содержащее консольную балку, под промежуточной опорой которой расположен пьезоэлектрический преобразователь, дефо{змации l. Недостатком его является большая зависимость выходного сигнала от места приложения измеряемой нагрузки. Известен-также динамометр, содержащий; цилиндрический корпус, сипоприемный элемент, упругий элемент, выполненный в виде нескольких консольных балок, расположенных в радиальной плоскости под одинаковыми углами одна к другой и прикрепленных одними концами к корпусу, а другими к сштоприемному элементу, тензо преобразователи и промежуточные опоры jjS. В нем, благодаря наличию нескольких

симметрично расположенных относительно оси устройства чувствительных элементов нэмененне места прютожения нагрузки приводит к ее перераспределению между чувствительными элементами. Суммарная же величина, изкюряемая всеми тензопреобразователями, не изменяется. Это исключает погрешность измерения, обусловленную внеаентренностью приложения нагрузки. Однако при изменении температуры окружакядей среды в консольных балках, вследствие их жесткого крепления, возникают термоупругие деформации, что приводит к их искривлению. Это обуславливает погреитость измерения и ухудшает взаимную компенсацию их паразитных колебаний в случае внецентренностй приложения измеряемой нагрузки. Кроме того, произвольное, хотя и одинаковое, расположение промежуточных опор в известном динамометре обуславливает высокие требования к точности их установки, что приводит также к погрешности измерения, возникакшюй в результате неизбежного

технологического ра.зброса мест их установки, и усложняет технологию изготов пенюз.

Целью изобретения является повьгление точности измерения. Эта цепь достигает с я TBii что консольные балки сшюизмерЯ тельного устройства прикретшены к сшю- приемному элементу с возможностью йзс перемещения вдоль продольной оси а рас положение промежуточных опор определено соотношением где Си - рассто5шие от жестко укреплен«него конца балки до промежуточ ной опоры - длина балки ( жесткость опорьц Ей 3 « модуль Юнга и момент шершж бап1Ш„ На фиг. 1 показан разрез по на фиг, 2| на фдг. 2 -. разрез то AW на фиг. 1. Устройство состоит из корпуса 1, сизтоприемного эдемБНта 2, диска 3, упру гого зпементад. выпо-пненного в Виде 1юн-° сольных балок 4 с промежуточными оно рами 5, под котсры ди установлены пьезсь элегклрЕчесю-ге тензопреобрааоватвяи 6.. Опорное копько 7 консольных бапок Щ)е тштся к корпусу 1 1а1сидной гайкой 8, Консольные бщШй 4 прикреплевы к сйпо прйеьшому элекжнту 2 поср8дс1йом диска 3 с обеспечением Возможности ES осево™ го перемещения, а промежуточньш опоры 5 расположены тах, что Выпоанявтся со отношение (ll. Измеряемая динамическая нагрув.ка, действующая на сшопрйемный эдемент 2 возбуждает упругие нагибные колебания консольных балок 4 с частотой опреде няемой их xcecTKDC-t-bio н ь-шссой сШ1О приемного 2, Эти колебання передаются пьезоэлементаш через яромБ жуточные опоры 5. На обзшадках пьезо« -элементов 6 возникает заряд, изменяю щийся с частотой ксщебаний упругой сис темы. Амплитуда сигнала пропорциональна импульсу нагрузккд если ее длительность мерзше четверти периода колебаний уп ругой системЫц и сйяе, еслн длительность нагрузю значительно его превосходит. Этот сигнал регистрируется иавестаьи ш стюсобамн наврШч€врг с помошью ocwaino

Так как консольные балки со стороны сштоприемного элемента имеют возможность осевого перемещения, то при изменении температуры окружающей среды в них не возникают терма упругие деформации, что исключает погрешность измерения, обусловленную, изкюнением температуры,

При принятых условиях крепления консольных балок зависимость силы, действующей на промежуточную опору, от места ее расположения с учетом податливости опоры определяется выражением -i(JlI где F сила, действзтошая на сипоприeiviHbifi элемент. Эга зависимость mvieeT максимум в точке .JO-I/KT . е ке в окрестности этой точки сила В практи ческЕ не зависит от величины, -§- Следовательно, при расположении промежуточных опор с тензопреобразователя- мй в окрестности этой точки погрешность Е31ндерениЯв обусловленная разбросом мест их расположевкя, существенно уменьшает ся того, это повышает чувствительность устройства н его технологичнобть. Результаты сравнительных испытаний опытных образцов устройств Показали, что основная погрешность описываемого устройства и его погрешность при изменений температуры окружающей среды до jt-5O С В 3 раза меньше, чем соответст вующие погрешности известного устройстваФормула изобретения Устройство для измерения динамичес кой нагрузки, содержащее цилиндрический корпус, силоприемный элемент, упругий элемент, ввйшолненный в виде нескольких консольных балок, расположенных в ра диальной плоскости под одинаковыми уг пами одна к другой и прикрепленных одними концами жрстко к корпусу, а другими к сйлоприемному элементу, и тензо- преобразователи, установленные под их промежуточными опорами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, консольные балки прикреплены к сйлоприемному элементу с возможностью их перемещения вдоль

продольной оси, а расположение промежуточных опор определено соотношением

СЯ - расстояние от жестко прикрепленного конца балки до прокш. жзгточной опоры; i - длина балки;

k - жесткость опоры; ЕиЗ- модуль Юнга и момент инерции

балки.

Источники информации, пркн$ггые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №368504, кп. Q 01 М 13/04, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 459699, ет. (3 01 L 9/06, 1975.

iput.}

. „,

:. ,k V , - -i--.

v::::,ff,sWc1

--- V4V- -v-. ,