Динамометр Советский патент 1981 года по МПК G01L5/06 

(54) ДИНАМОМЕТР

Изобретение относится к силоиэмерительной технике. Известно устройство для измерения усилий в канате, содержащее три опор ных ролика, между которыми пропускается канат, причем один из них сна жен указателем натяжения 1. Недостатком известного устройства является то, что оно может занимать неудобное для наблюдателя положение Наиболеее близким к предлагаемому по технической сущности является динамометр, содержащий цилиндрический корпус и установленный соосно ему упругий элемент, выполненный в виде цилиндра с косыми щелями, расположенными по поясам, силопередающие элементы, связанные с торцами упругого элемента, и узел отсчета усилия 2 . Недостаток указанного устройства в том, что оно неудобно в эксплуатации. Цель изобретения - повышен-ке удобств в эксплуатации при измерении натяжения тросов. Указанная цель достигается тем, что каждый силопередающий элемент выполнен с осевым отверстием и зажимом для троса и связан с упругим элементом через опорный подшипник, при этом корпус жестко связан с упругим элементом в средней части, а узел отсчета выполнен в виде окна в корпусе, в котором размещена подвижная контрастная лента, связанная с одной стороны через пружины с корпусом, а с другой стороны с упругим элементом через нити привода, выполненного в виде группы блоков, которые расположены на торцах и средней части упругого элемента, при этом вторые KOHi нитей привода закр1еш1ены на средней части упругого элемента. На фиг. 1 представлен динамометр в продольном разрезе (общий вид); на фиг. 2 - то же, без наружного корпуса с контрастной лентой на фиг.Зсечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 1; иа фиг. 5 корпус . с контрастной лентой и ее приводом, общий вид. Динамометр состоит из (фиг.1) силопередающих элементов 1 и 2 для приложения нагрузки Р упругого чувствительного элемента 3, цилиндрического составного корпуса 4 с цветной втулкой (белого или зеленого цвета) 5, на которую нанесена шкала.

и с контрастной лентой б (красного цвета), привода 7 для управления лентой 6 и распорной втулки 8,

Силопередающий элемент 1 выполнен с буртиком 9, через который ,он опирается на опорный подшипник 10, установленный в торец 11 упругого элемента 3, Второй силопередающий элемент 2 установлен с помощью опорного подшипника 12 и гаек 13 и 14 на выступ 15 накидной гайки 16, навинченной на второй торец 17 упругого элемента 3. Каждый из элементов 1 и 2 заканчивается, соответственно, выступающими внутрь упругого элемента 3, частями 18 и 19, на которые одета распорная втулка 8, выполненная из эластичного упругого материала. Втулка 8 распирает силопередающие элементы внутри элемента .3, обеспечивая устранение люфтов в опорных подшипниках 10 и 12.

Как силопередающие элементы, так и втулка 8 снабжены сквозными осевыми отверстиями, обозначенными общей позицией 20.

На другую сторону силопередающих элементов навинчивается полая гайка 21, в крторую установлен, например зажим 22 для троса (каната), имеющий возможность свободно располагаться в полой части гайки 21 и сквозном отверстии 20, т.е. этот учаток троса 23 не нагружается при приложении к нему усилия . Передача усилия Р от нагружаемого участка троса осуществляется через зажим 22 на гайку 21, затем через гайки 13 и 14 на опорный подшипник 12, после этого ОНО передается на гайку 16 и на упругий элемент 3. Усилие от другого нагружаемого участка троса 23 передается аналогично; через гайку 21 на силопередающий элемент 1, затем через буртик 9 на опорный подшипник 10, а затем на упругий элемент 3.

Такая конструкция позволяет пропустить трос 23 через сквозное отверстие 20, не разрезая его для подсоединения к силопередающим элементам 1 и 2. При этом участок троса 23, находящийся внутри динамометра, остается свободным при его нагружении и не влияет на работу упругого элемента 3. Действующий в цепочке крутящий момент или разворот практически не действует на работу упругого элемента 3, так как силопередающие элементы 1 и 2 установлены на опорных подшипниках 10 и 12, которые обеспечивают поворот цепочки относительно упругого элемента 3. При этом динамометр может быть развернут относительно его оси на подшипниках 10 и 12 в удобное для наблюдения положение.

Упругий чувствите.льный элемент 3 установленный без зазоров на опорных

подшипниках 10 и 12, выполнен в виде полого цилиндра, в котором размещена распорная втулка 8. Он состоит из верхнего торца 11, среднего утолщения 24 (фиг. 1 и 2) и нижнего торца 17, которые соединены между собой поясами 25 и 26. Пояса 25 и 2 выполнены с щелями, соответственно, 27 и 28, чередующимися с перемычками, соответственно 29 и 30. Причем, угол наклона а перемычек 29 и щелей 27 на поясе 25 имеет знак, противоположный знаку угла наклона перемычек 30 и щелей 28 на втором поясе 26. Такое выполнение дает возможность существенно увеличить продольное (вдоль оси 0-0) удлинение з счет наклона перемычек 29 и 30, котрые при нагружении, кроме собственного удлинения, испытывают и изгиб, дающий дополнительное удлинение. Далее за счет наклона перемычек 29 и 30. торцы 11 и 17 испытывают поворот т и т.,, а среднее утолщение 24 поворот Год, в другом направлении за счет разных углов oL и о/з. наклона перемычек 29 и 30 на поясах 25 и 26 Эти повороты также используются для работы привода 7 и для повышения чувствительности, точности и увели1ения шкалы динамометра.

Привод 7 (общая позиция) состоит из группы блочков 31, установленных на верхнем торце 11, двух групп блоков, соответственно, 32 и 33, установленных на среднем утолщении 24 и группы блочков 34, установленных на нижнем торце 17. Группа блочков 31 соединена нитью 35 (фиг. 2 и 5) с первой группой блочков 32. При этом один конец нити 35 закреплен неподвижно на утолщении 24, а второй выведен по кольцевой канавке 36 к контрастной ленте 36 и закреплен на ней с помощью кронштейна 37 (фиг. 5). Группа блочков 34 соединена нитью 38 (фит. 2 и 5) со второй группой блочков 33, причем один конец нити 38 также неподвижно закреплен на утолщении 24, а второй выведен по кольцевой канавке 39 на торце 17 ко второму концу контрастной ленты 6 и закреплен на ней с помощью второго кронштейна 40. При этом перемещение конца нити 35, соединенного с лентой 6, будет равно 5 Л2. ,, где 5 АЗ. перемещения, суммируемые блочками 31 и 32 от продольного удлинения пояса 25, а 5й)перемещения, суммируемые блочками 31 и 32 от поворотов верхнего торца т и промежуточного пояса шд,направленных в разные стороны. Таким же образом определяется и перемещение конца нити 38. Такая комбинация косых щелей 27 и 28 под разными углами и привода позволяет существенно увеличить перемещение свободных

концов нитей 35 и 38 для управления контрастной лентой 6.

Для большего перемещения концов нитей 38 и 35 можно увеличить количество блочков или наклоны щелей 27 и 38, соответственно ot и di, или увеличить количество поясов 25 и 26 с разными углами наклона щелей или перемычек на них.

Корпус 4 неподвижно закреплен с помощью кронштейнов 41 на промежуточном утолщении 24. На торцах корпуса 4 установлены в соединительных деталях42 уплотнения 43, предотвращающие попадания пыли, вредных веществ и т.д. во внутрь динамометра, т.е. корпус 4 с уплотнениями 43 практически не препятствует перемещению Да Д и поворотам т и т упругого элемента 3 и одновременно обеспечивает поворот корпуса 4 вместе с элементом 3 в любое удобное положение.

Корпус 4 выполнен в виде двойного цилиндра, образованного наружной трубой 44, имеющей окно 45 (для визуального наблюдения за шкалой и контрастной лентой 6), и внутренней втулкой 5, расположенных с зазором по отношению друг к другу (фиг. 5). Труба 44 и втулка 5 соединены между собой по торцам с помощью деталей 42 несущих уплотнения 43. Втулка 5 имеет направляющие подгибы 46 и 47, со.ответственно, для направления нитей 35 и 38, выходящих из канавок 36 и 39 к передней кромке контрастной лен ты 6, на ее кронштейны 37 и 40. Контрастная (красная) лента б размещается и перемещается в зазоре между трубой 44 и втулкой 5 (белого цвета) Задняя кромка эУой ленты 6 подсоединяется через амортизаторы (например, резиновые шнуры) 48 и 49 к узлам, соответственно, 50 , расположенным на расстоянии большем, чем длина контрастной ленты б и закрепленных между трубой 44 и втулкой 5. Высота ленты б равна промежутку между внутренними частями деталей 42. Для прохождения нитей 35 и 38 и кронштейнов 37 и 40 во втулке 5 выполнены, соответственно, два выреза (фиг. 5) 52 и 53.

На внутренней втулке 5 в зоне окна 45 наносится тарированная шкала грузоподъемности динамометра, которая перекрывается при его работе контрастной лентой б и ее передней кромкой.

Для того, чтобы зафиксировать динамометр в удобном для наблюдателя положении, т.е. повернуть динамометр на подшипниках 10 и 12, предусмотрен прижим 54 для крепления, например канатика (или ручки) 55, который может быть зафиксирован вторым концом или подведен к наблюдателю.

Динамометр работает следующим образом.

При приложении нагрузки р к хвостовикам 1 и 2 через зажимы 22 и гайки 21, она через буртик 9 и опорный подшипник 10 и через торцы гайки 13, опорный подшипник 12 и накидную гайку 17, передается, соответственно, на торец 11 и торец 17 упругого чувствительного элемента 3. В материале элемента 3, а именно в торцаХ 11 и 17, утолщении 24 и в перемычках 29 и 30 под нагрузкой врзникают деформации, которые состоят из обычных деформаций растяжения материала в указанных деталях элемента 3 и деформаций, вызванных поворотом концов перемычек 29 и 30, которые, вслествие своего наклона, стрЯлятся занять приблизительно вертикальное положение (перемещения Л и Д/2) ,увеличивая таким образом общие деформации .

Так как концы перемычек 29 и 30 заделаны в торцах 11 и 17 и в промежуточном утолщении 24, они также поворачиваются относительно оси 0-0, причем утолщение 24 в одном направлении (как показано стрелкой т), а торцы 11 м 17 - в другом, показанном стрелками т и т. Разный поворот торцев 11 и 17 по сравнению с поворотом утолщения 24 обусловлен разным наклоном щелей 27 и 28 и перемычек 29 и 30 (углы oi и , которые и создают это вращение при нах-ружении. Торцы 11 и 17 проворачиваются, соответственно, на опорных подшипниках 10 и 12. Таким образом достигается существенное увеличение общих исходных деформаций упругого элемента 3, используемых для работы собственно индикатора контрастной ленты б. Такая конструкция также обладает высокими демпфирующими свойствами, обеспечиваемыми упругим элементом 3.

Так как наглядность цветной индикации (или зрительная восприимчивость) и собственно шкалы существенно зависит от размеров цветного индикатора - ленты б и шкалы, то общие деформации упругого элемента 3 еще раз увеличиваются за счет привода 7, выполненного в виде группыблоков, соединяющих торцы 11 и 17 со средним утолщением 24. Это предназначено для увеличения размеров контрастной ленты б и шкалы, т.е. для улучшения наглядности и зрительной восприимчивости (или в конечном счете улучшения удобств в эксплуатации динамометра).

И так перемещения вдоль оси 0-0 Л., и Д2.И повороты т, т2 и т, передаются через блочки 31-34 на нити 15 и 38, с одним закреплением другим свободным.концом нити. Вследствие этих поворотов т, т,и перемещений Д./) конец нити, например 35, перемещается при данной конструкции привода на величину А конец нити 38 также перемещается на 5Д,-5Д).у Перемещение нитей 35 и 38 приводит к перемещению (через кро штейны 37 и 40) ленты 6 в свободном зазоре между трубой 44 и втулкой 5. По мере увеличения нагрузки Р и соответственно увеличения суммарных де формаций упругого элемента 3, лента б все больше выходит в окно 45 трубы 44, закрьавая белый (или зеленый) цвет втулки Ь красным цветом ленты При этом по Передней кромке ленты б которая также перекрывает нанесенную на втулке 5 шкалу, можно опреде лить текущее значение нагрузки. В процессе%хвижения ленты б удлиняютс и амортизаторы 48 и 49, соединенные вторыми концами с узлами 50. и 51. Та кие амортизаторы обеспечивают плавное перемеи ение ленты б в процессе нагружения и возврат ее в исходное положение при сбросе нагрузки до 0. При достижении максимальной нагрузки окно 45 полностью закрывается, указывая (красным цветом), что грузоподъемность исчерпана. Распорная втулка 8 при этом свободно перемеща ется на внутренних частях 18 и 19 силопередающих элементов, соответственно, 1 и 2. При уменьшении нагрузки,взаимодействие описанных деталей динамометра происходит в обратном порядке Для поворота динамометра в удобное для наблюдателя положение он проворачивается на опорных подшипниках 10 и 12 с помощью 55. Если цепочка имеет тенденцию к провороту при нагружении, связь 55 может быть установлена предварительно обеспечивая удобное положение, а цепочка проворачивается внутри на подшипниках 10 и 12. Этим обеспечиваются удобства в экслуатации. Динамометр позволяет существенно расширить диапазон шкалы, расположить шкалу в удобное для наблюдателя положение, путем поворота корпуса со шкалой, улучшить наглядность процесса нагружения за счет увеличения шк алы. Формула изобретения 1.Динамометр, содержащий цилиндрический корпус, установленный соосно ему упругий элемент, выпояненный в виде цилиндра с косыми щелями, расположенными по поясЪм, силопередающие элементы, связанные с торцами упругого элемента, и узел отсчета усилия, отличающийс я тем, что, с целью повышения удобств в эксплуатации при измерении натяжеиия тросов, каждый силопередающий элемент выполнен с осевым отверстием и зажимом для троса и связан с упругим элементом через опорный подшипник, при этом корпус жестко связан с упругим элементом в средней части. 2.Динамометр по п. 1, о т л ичающийся тем, что узел отсчета выполнен в виде- окна в корпусе, в котором размещена подвижная контрастная лента, связанная с одной стороны через пружины с корпусом, а с другой стороны с упругим элементом через нити привода, выполненного в виде группы блоков, которые расположены на торцах и средней части упругого элемента, при этом вторые концы нитей привода закреплены на средней части упругого элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 651211, кл. G 01 L 5/04 от 22.12.76, 2.Авторское свидетельство СССР 730070, кл. G 01 L 1/04 от 18.10.79 (прототип).

.2