Устройство для измерения силы Советский патент 1982 года по МПК G01L1/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения точных значений .силы.

Известно устройство, предназначенное для измерения скуол свьвие 1 мН, состоящее из корпуса и поршня, соединенных эластичной мембраной, при этом под поршнем расположена камера контролируемого давления, соединенная с грузопоршневым манометрюм {1.

Однако из-за упругих свойств зластичной мембраны часть измеряемого усилия затрачивается на деформацию мембраны, на трение между мембраной, корпусом и поршнем. Потеря точности измерения в известном устройстве значительно увеличивается с увеличением измеряемой силы.

Наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности устройство для измерения силы состоит из станины с опорной поверхностью, на которой расположено несколько образцовых динамометров так, что их оси проходят через вершины правильного многоугольника и перпендикулярны опорной поверхности станины. Под каждым образцовьм динамометром имеет ся набор прокладок, выравнивающих

их высоту относительно опорной поверхности станины. На образцовых динамометрах расположена промежуточрая плита с опорой силовая ось которой перпендикулярна промежуточной плите и проходит через центр правильного многоугольника. Прикладываемую к опоре силу измеряют путем суммирования показаний образцовых

10 динамометров 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что каждый образцовый дингшютйетр имеет различную

15 жесткость и при приложении равных сил деформируется на различную величину, что ведет к возникновению на образцовых динамометрах изгибающих моментов вносящих погреш20ность в показания каждого из них. С увеличением измеряемого усилия эти погрешности резко возрастают.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

25

Поставленная цель достигается тем, ЧТО в устройство для измерения силы/ содержгицее станину с опорной поверхностью, несколько параллельно установленных образцовых динамомет30ров, оси которых проходят через вершины правильного многоугольника и перпендикулярны опорной поверхности станины, силопередающую плиту, параллельную опорной поверхности станины, с опорой, силовая ось которой проходит через центр правильного многоугольника, введены силовые поршни, камера, заполненная рабочей Iжидкостью, гидроцилиндры, выполненные в опорной поверхности станины и сообщенные с этой камерой, дополнительные цилиндры с поршнями,размещенные в верхней части силовых поршней соосно с ними, и регуляторы давления, с которыми сообщены полос ти под дополнительньми поршнями, причем образцовые динамометры установлены на силовых поршнях равного диаметра соосно с ними.

На чертеже представлено устройство для измерения силы.

Устройство содержит станину 1 с опорной поверхностью 2, несколько параллельно установленных образцовы динамометров 3, оси которых проходят через вершины правильного многоугольника на опорной поверхности 2 и перпендикулярны последней, промежуточную плиту 4, установленную на образцовых динамометрах 3 и параллельную опорной поверхности 2. На промежуточной плите 4 установлена опора 5 для приложения измеряемой силы, силовая ось которой проходит через центр многоугольника.

Каядзый образцовый динамометр 3 установлен на одном силовом поршне 6. Дис1метры силовых поршней 6 равны а оси совпадают с осями образцовых динамометров 3. Силовые поршни 6 расположены в сообщающихся гидроцилиндрах 7 равного диаметра, выполненных в опорной поверхности 2. В зазорах между силовыми поршнями б и гидроцилиндрами 7 расположены уплотнения 8. При больших силах, и соответственно, больших давлениях вместо уплотнений 8 можно использовать эластичные мембраны. Объем гидроцилиндров 7 под силовыми поршнями 6 заполнен рабочей жидкостью 9 в таком количестве, что, верхние установочные поверхности 10 силовых поршней 6 выступают над опорной поверхностью 2 станины 1 на величин большую, чем величина максимальной деформации любого из образцовых динамометров 3.

В верхней части каждого силового поршня 6 соосно с ним размещено по дополнительному цилиндру 11 и дополнительному поршню 12, в зазорах между которыми находятся уплотнения 13, аналогичные уплотнениям 8 силового портня 6. Полости дополнительных цилиндров 11 под дополнительными поршнями 12 при помощи

трубопровода 14 соединены с индиви дуальныии регулируемыми задатчиками давления, в которых давление может задаваться при помощи жидкой или газообразной рабочей среды. Трубопровод 14 может быть подсоединен или к нижней поверхности 15 каждого силового поршня б, проходя при этом через рабочую жидкость 9, или к боковым поверхностям силовых поршней 6, проходя при этом в специально выполненных полостях станины 1. На нижней поверхности каждого дополнительного поршня 12 и основании дополнительного цилиндра 11 могут быть выполнены буртики 16 и 17 соответственно, создающие первоначальны объем для рабочей среды.

Устройство работает следующим образом.

Промежуточную плиту 4 перемещают в горизонтальной плоскости и устанавливают так, чтобы точка приложения силы к опоре 5 расположилась на центром правильного многоугольника, в вершинах которого установлены образцовые динамометры 3. Прикладываемая измеряемая сила через промежточную плиту 4 распределяется по Образцовы динамометрам 3, передается силовьм поршням б и при помощи их создает равное давление рабочей жидкости 9 в гидроцилиндрах 7. Вслествие различной деформации образцов динамометров 3 установочные поверхности 10 силовых поршней б располагаются на различной высоте от опорной поверхности 2. Из-за различной силы сопротивления, оказываемой на силовые поршни б со стороны деформируемых уплотнений 8 силовых поршней б, показания образцовых динамометро 3 будут различные.

По трубопроводу 14 в каждый дополнительный цилиндр 11 от индивидуального задатчика давления под различным давлением подают рабочую среду. За счет подачи давления в дополнительные цилиндры 11 на силовые поршни б начинает действовать сила, направленная в сторону, противоположную направлению действия сил сопротивления. Регулируя индивидуальное давление рабочей среды в каждом дополнительном цилиндре 11, добиваются равенства показаний образцовых динамометров 3. Сумма показаний образцовых динамометров 3 даст значение измеряемой силы.

Изобретение позволяет повысить точность измерения силы в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Устройство для измерения силы, содержащее станину с опорной поверхностью, несколько параллельно установленных образцовых динамометров, оси которых проходят через вершины правильного многоугольника и перпендикулярны опорной поверхности станины, силопередакицую плиту, па.раллельную опорной поверхности станины, с опорой, силовая ось которой проходит через центр правильного многоугольника, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены силовые поршни, камера, заполненная рабочей жидкостью, гидроцилиндры, выполненные в опорной поверхности

станины и сообщенные с этой камерой, дополнительные цилиндры с поршнями, размещенные в верхней части силовых поршней соосно с ними, и регуляторы давления, с которыми сообщены полости под дополнительньми поршнями, причем образцовые динамометры установлены на силовых поршнях равного диаметра соосно с ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 579546, кл, G 01 L 1/02, 1977.

2.Измерительная техника , 1980, 4, с. 26-29 (прототип).

к задатки ком даб/1ения