Устройство для измерения усилия натяжения упругих элементов Советский патент 1982 года по МПК G01L5/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ НАТЯЖЕНИЯ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1

Изобретение относится к силоизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения силы натяжения упругих элементов и может найти применение при измерении статических усилий в устройствах, в которых упругие элементы применены для удержания частки или узлов конструкции, например в криостатах.

В настоящее время в технике космических исследований для охлаждения чувствительного элемента приемных устройств широко применяются сублимационные аккумуляторы холода (САХ). Распространенной является конструкция САХ, в которой внутренняя емкость с хладоагентом подвешена в вакуумном пространстве герметичного корпуса на тонких прочных растяжках, обеспечивающих емкости одновременно как достаточно жесткое закрепление в корпусе, так и малый теплоприток от него. Для обеспечения должной прочности и жесткости крепления емкости растяжки натягивают до определенного усилия с помощью специальных натяжных узлов.

Известные устройства, в которых для контроля усилия натяжения растяжек САХ используется тензометрический динамометр.

представляющий собой включенный в силовую цепь между растяжкой и корпусом металлический элемент с наклеенным на него тензометрическим датчиком 1.

Несмотря на преимущества тензометри5 ческого датчика силы, в частности минимальные размеры и масса, его применение осложняется рядом существенных трудностей.

Во-первых, сложным является процесс

д наклейки тензорезистора на металлический стержень, при котором нередко происходит поломка кристалла кремния или обрыв тонкого золотого или удлиняющего его медного проводника.

Во-вторых, сложен процесс градуиров15 ки-растяжения.узла натяжения на разрывной машине, и, в-третьих, высокая чувствительность таких датчиков к изменениям температуры.

Наиболее близким по технической сущ2Q ности к предлагаемому является устройство для определения усилия натяжения преиму щественно в оттяжках мачт, содержащее нажимной механизм с опорными элементами и крутильный диаметр, установленные на раме. Нажимной механизм выполнен в виде винтовой пары, включающей грузовой винт с нажимным элементом, находящийся в резьбовом отверстии рамы. Нажимной и два опорных элемента вынолнены в виде секторов, а грузовой БИНТ связан с динамометром 2.

Данное устройство позволяет определить величину усилия натяжения нат.чмутого угругого элемента путем установки устройства на доступный участок упругого элемента.

Недостаток этого устройства заключается в невозможности установки eio на упругий элемент, когда последний полностью скрыт, как, например, в САХ.

Цель изобретения - определение усилия натяжения упругих элементов в труднодоступных местах.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения усилия натяжения упругих элементов, содержащее раму, установленную на узле натяжения, и силозадаюпщй узел, связанный с динамо.метром, снабжено установленным на раме индикатором линейного перемещения узла натяжения, выполненного в виде стержня с гайкой, контактирующим со стержнем узла натяжения, причем дина.мометр связан со стержнем узла натяжения.

Кроме того, индикатор линейного перемещения узла натяжения выполнен в виде закрепленной на стержне траверсы и контактирующей с ней индикаторной головки, закрепленной на раме.

На чертеже представлено устройство для определения величины усилия натяжения упругого эле.мента.

На корпусе 1 объекта САХ выполнен узел натяжения 2, предназначенный для натягивания упругой растяжки 3. Основными элементами узла натяжения являются стержень 4 и гайка 5. На узле натяжения 2 установлена ра.ма 6 силового .механизма 7, выполненного в виде винтовой пары. Силовой механиз.м 7 соединен с одним концом динамометра 8. Второй конец динамометра 8 соединен со стержнем 4 узла натяжения 2. На стержне 4 закреплена траверса 9, а на раме 6-индикаторная головка 10,которая установлена так, что ее чувствительный щуп упирается в траверсу 9. Индикаторная головка 10 и траверса 9 образуют индикатор линейного перемещения.

Начало движения (относительно корпуса) стержня 4 и связанной с ним траверсы 9 происходит в тот момент, когда внещняя сила силового .механиз.ма 7, вытягивающая стержень 4 с гайкой 5 из корпуса 1, становится больще внутренней силы натяжения в упругой растяжке 3, прижимающей гайку 5 к корпусу 1. Пока внутренняя сила больше внещней, результирующая сила обеспечивает прижатие гайки 5 к корпусу I и неподвижное положение стержня 4, траверсы 9 и стрелки индикатора 10. Движение стержня 4 и стрелки индикатора 10

начинается, когда результирующая сила изменит направление на противоположное, а это происходит после пере.хода внещней силы через величину, равную внутренней силе натяжения растяжки 3. Поэтому отсчет

величины внещней силы на дина.мометре 8 те.м точнее соответствует усилию натяжения упругой растяжки 3, чем раньще зафиксировано движение по индикатору 10. Точность из.мерения можно улучщить, если, произведя первый отсчет, плавно уменьщить усилие силового механизма и произвести отсчет усилия на динамометре 8 в момент остановки двигавщейся стрелки индикатора 10. Определеннс я таки.м путем величина усилия натяжения является осевой, т.е. действующей на упругий элемент вдоль оси его симметрии. Однако нередко требуется определить отдельно силу, действующую непосредственно на единичную ветвь растяжки, представляющей собой обычно за.мкнутый контур в виде эллипса, ромба и т.п. В таком случае величину усилия действующего вдоль каждой из двух симметричных ветвей растяжки можно найти расчетом, исходя из измеренной силы F и известной геометрии подвески. Напри.мер, для растяжки из двух ветвей с углом раствора между ними с-с усилие Т в одной ветви определяется по формуле

Т 2co5-fУстройство, помимо обеспечения основного эффекта - определения усилил натяжения ранее натянутых растяжек, . быть использовано и несколько иначе, что значительно повышает его полезность.

Если устройство установить на узел натяжения 2 с ненатянутыми растяжками, то с его помощью легко осуществить натяжение до заданной величины. Для этого достаточно лищь довести усилие силового механизма 7 по динамометру 8 до требуемой величины, после чего довинтить гайку 5 до упора и убрать устройство. Довинченная до упора в корпус 1 гайка 5 зафиксирует стержень 4 относительно корпуса 1 в положении, соответствующ.ем требуемой деформации и,

следовательно, требуемому усилию натяжения упругой растяжки. Нри необходимости можно использовать сразу несколько (по числу точек крепления емкости САХ) таких устройств для обеспечения одновременно как требуемого натяжения растяжек, так и центровки внутренней емкости САХ относительно корпуса, при этом в остальных устройствах динамометр может отсутствовать. Индикаторы перемещения при этой процедуре также не требуются.

Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает возможность измерения усилия натяжения упругих элементов, доступ к которым либо существенно затруднен, либо невоз.можен. Нри этом сам