Устройство для определения моментов инерции изделий Советский патент 1980 года по МПК G01M1/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в машиностроении и приборостро ении, в частности при определении моментов инерции и положения цен-тра тяжести различных объектов. Известно устройство для определения момента инерции, содержащее свободно висящую струну и держатель для установки изделия, выполненный в виде тисков, патрона и коромысла 1. Такое устройство не позволяет самоцентрировать изделия различной кон фигурации и определить физическую величину координат его центра тяжести. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения моментов инерции изделий, содержащее свободно висящую струну, переходник, жестко связанный со струной, держатель для размещения в нем изделия, выполненный в виде сетки с четырьмя стропами соединяющими сетку с переходником 2 Переходник в этом устройстве выполнен в виде коромысла с изменяемьм соотношением плеч. Недостатком устройства является возможность перекоса переходника. приводящего к изгибу струны и изменению момента инерции изделия, помещенного в держатель, что снижает точность измерения. Невозможность определения физической величины координат центра тяжести изделия с помощью устройства снижает производительность процесса. Кроме того, требуемое положение изделия достигается изменения длины строп за счет их перевязки, перемещения объекта относительно сетки и изменения плеч переходника. Поэтому установка изделия является довольно трудоемкой операцией, тем более, что одновременно нужно следить за тем, чтобы переходник по возможности сохранял горизонтальное положение, что также снижает производительность процесса. Целью изобретения является повышение точности измерения и производительности. Цель достигается тем, что переходник выполнен в виде кронштейна, диска, -установленного соосно с ним с возможностью поворота вокруг своей оси, двух пар соосных роликов с фиксаторами, равноудаленных от оси диска, через которые перекинуты стропы держателя, крышки, установленной со-осно с диском, рукояток управления, расположенных на торце крышки и соединенных с соответствующими роликами, и отвеса, установленного на боковой поверхности кронштейна диаметрально противоположно с точкой крепления струны и кронштейна с возможностью перемещения в вертикальной плоскости,

На фиг. 1 -изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 -то же, вид сбоку.

Устройство для опре,целения моментов инерции изделий содержит струну 1 переходник, жестко связанный со струной, выполненный в виде кронштейна 2, 3, установленного соосно с кронштейном с возможностью поворота вокруг своей оси в подшипниках 4 кронштейна 2, двух пар соосных роликов 5 с подпружиненными фиксаторами 6 и освобольщающими кнопками 7, при этом ролики 5 равноудалены от оси диска и имеют на цилиндрической поверхности накатку, съемной крышки 8, установленной соосно с диском 3, рукояток управления 9, расположенных на торце крышки 8 и соединенных с соответствуюпдами парами роликов 5 через отверстия в крышке 8, и отвеса 10., уставовленного на боковой- поверхности кронштейна 2 диаметрально противоположно с точкой крепления струны 1 и кронштейна 2 с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.

Для размещения изделия 11 устройство содержит держатель 12 в виде сетки с четырьмя стропами 13, установленньми в две перекрестно расположенные петли из шнура, перекинутые через пары роликов 5 и выходящие через зазор между дисками 3 и крышкой 8«Перемещением шнура управляют рукоятки 9, Отвес 10 служит для определения центра тяжести объекта и укреплен на нити 14, пропущенной через отверстие в нижней части кронштей.на 2, В качестве индикатора положения переходника без сетки используется дополнительный отв-ес 15 с острием 16 Заметные на глаз отклонения от вертикали устраняют подбором веса гайки 17, выполняющей функцию противовеса, и балансировкой переходника. Момент инерции переходника относительно стру ны должен оставаться постоянным при повороте диска на любой угол. Это -требование выполняют за счет конст руктивного выполнения внутренней поверхности крышки 8. Крышка представляет собой точеную деталь с концентрическим выступсм, двумя пазами для размещения роликов 5 и двумя отверстиями для выхода рукояток.

Наружный и внутренний диаметр выступа определяют расчетным путем с учетсЗм того, что вес удаленного материала при изготовлении одного паза и одного отверстия должен равняться

весу роликов 5 и фиксатора б, а момент инерции этого удаленного материала относительно центра диска должен равняться MON-seHTy инерции переходника. Окончательная доводка производится в процессе балансировки переходника. При установленной крышке 8 плоскость выступа упирается в дно лиска 3; .поэтому высота выступа определяет ширину кольцевого зазора 18 между диском 3 и кры1ш ой 4, равного толщине шнураi Кромки пазов играют роль ограничителей, препятствугацих случайному перескоку шнуров с ролика на ролик.

Устройство работает следукядим образом.

Изделие 11 размещают в сетке, которую сначала одной петлей, а потом и второй петлей подвешивают к переходнику (крышка 8 снята), пропуская стропы 13 через пары роликов 5 кресткакрест и охватывая ролики 5 минимум на один полный оборот для лучшего сцепления шнуров с роликами. Установив . крышку 8, закрепляемую гайкой 17, производят грубую установку изделия в нужное положение, путем его перемещения относительно сетки. После этого приступают к точной регулировке положения изделия, для чего .поочередно манипулируют .рукоятками 9, освобокдан их от фиксаторов б путем нажатия кнопок 7. Левая рукоятка 9 п.еремещает один из шнуров таким образом, что объект поворачивается вокруг оси А-А (фиг, 3) , а правая рукоятка 9 пеpe eщaeт другой шнур так, что объект поворачивается вокруг оси Е-Б, Сочетая оба вращения, добива.ЕОТся заданного положакия объекта, ориентируясь по установленному на нем ин.цикатору уровня (на фигурах не показан) . Благодаря наличию фиксаторов 6, препятствующих вращению роликов 5, достигнутое положение объекта оказывается зафиксированным относительно горизонта и можно прист тгать к испытаниям (измерениям).

При зтом диск 3 оказывается повернутым вокруг своей оси на угол, вполне определенный для каждого конкретного случая, тем самьа автоматически обеспечивается такое состояние плеч, создаваемых парами роликов 5, при котором горизонтальные проекции сил натяжения строп 13 в вертикальной плоскости взаимно уравновешиваются, их результируюспая. направлена вертикально вдоль линии струны, а моменты снимаются в подшипниках 4.

В горизонтальной плоскости сетка с объектом как бы свобсадно подвешена к перехсянику на шнурах за две точки, через которые момент инерции не передается, а результирующая сила также направлена вдоль линии струны.

Таким образом, переходник нагружен только вертикальной силой, деиствующей по линии струны. Поэтому пер косов не возникает, кронштейн 2 все да расположен вертикально, а струна ке гнется, а отверстие в нижней час ти кронштейна всегда находится под струной, что является необхсдцимым у ловием достаточно точного измерения координат центра тяжести с помощью продетой в это отверстие нити 14 с отвесом 10. После установки объекта в заданное положение приступают к измерениям, центр тяжести фиксируют, опуская отвес 10 до соприкосновения его с изделием и делая отметку в точке касания. При этом колебания системы и колебания самого отвеса не допускаются. Для определения момента инер ции возбуждают крутильные колебания систеглы на струне. Измерив период колебаний Т, рассчитьшают общий момент инерции 2 К- Т и-определяю центральный момент инерции изделия по формуле -.-т -(1 4Л «г-ЛСиГ К . где t5MjA{u центральный момент инерции изделия; 3j, - суммарный момент изде лия; 3f, const- момент инерции перехо ника, который, известе (его гравируют на кро штейне); 3,.- момент инерции сетки (им обычно пренебрегают ввиду его малости) ;Зэ коэффициент, К -J Og- момент инерции эталон ного диска; Т - период колебаний эталонного диска. Центральные моменты инерции опре деляют с помощью дополнительного пе ресчета „2 зд- иьдСцГ где m - масса объекта; 6- расстояние до .центральной оси. i Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет постоянства MCsvjeHTa инерции переходника и отсутствия изгиба струны, повысить производительность труда и удобство эксплуатации устройства за счет наличия управляемой регулировки пространственного положения изделия с помощью рукояток, измерять координаты центра тяжести объекта с помощью отвеса. Формула изобретения Устройство для определения моментов инерции изделия, содержащее свободно висящую струну, переходник, жестко связанный со струной, держатель для размещения в нем изделия, выполненный в виде сетки с четырьмя стропами, соединяющими сетку с переходником, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений и производительности, переходник выполнен в виде кронштейна, диска, установленного соосно с ним с возможнос.тью поворота вокруг своей оси, двух пар соосных роликов с фиксаторами, равноудаленных от оси диска, через которые перекинуты стропы держателя, крышки, установленной соосно с диском, рукойток управления, расположенных на торце крышки и соединенных с соответствующими роликами, и отвеса, установленного на боковой поверхности кронштейна диаметрально противоположно с точкой крепления струны и кронштейна с возможностью перемещения в вертикальной плоскости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гернет М.М. и Ратобыльский В.Ф. Определение мот ентов инерции, М., Машиностроение, 1969, с, 67. 2.Авторское свидетельство СССР № 491061, кл. G 01 М 1/10, 1971 (прототип).

П

. А/г./

IS

иг.2

J