Установка для изучения характеристик пружин Советский патент 1982 года по МПК G09B23/10 

Изобретение относится к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано при проведении лаб раторных работ при изучении курса Детали приборов в высших и средних специальных учебных заведениях. Известна установка для изучения характеристик пружин, содержащая ус тановленную-на основании стойку с кронштейном. На котором закреплен верхний конец пружины 1, Недостатком известной установки является невысокая точность определения жесткости пружины, обусловленная применением тарировочных графиков и наличием деформаций измеритель ной пружины. Целью изобретения является повыше ние точности определения жесткости пружины. Для достижения поставленной цели установка для изучения характеристи пружин, содержащая установленную на основании стойку с кронштейном, на котором закреплен верхний конец пружины, имеет установленный на основании корпус, размещенныйв корпусе на подшипнике диск, закрепленные в корпусе электромагнитную защелку, связанную с диском, концевой выключатель, связанный с защелкой, фотодатчик со скобой, охватываюи;ей диск, и регистратор, связанный электрически с фотодатчиком и концевым выключателем, при этом нижний конец пружины закреплен на диске. Кроме того, регистратор содержит последовательно соединенные генератор, логический элемент И, счетчик, дешифратор и шестиразрядный индикатор, триггер, выход которого соединен с входом элемента И, источник стартового импульса, соединенный с входом триггера усилитель-формирователь, вход которого соединен с фотодатчи;ком, логический элемент ИЛИ, вход которого соединен с выходом усилителяформирователя, а выход - с входом три гера, элемент задержки, соединенный выходом с входом счетчика, и клавишу Сброс, соединенную с входами элемен тов ИЛИ и задержки. На фиг. 1 изображена установка, Общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг, 3 - структурная схема определения и индикации периода колебаний. .Учебная установка состоит из основания 1 с установленными в нем стойкой 2 и корпусом 3. Иа основании 1 внутри корпуса 3 размещен фотодатчик f, состоящий из светодиода 5, фотодиода 6 и скобы 7, а также электромагнитная защелка 8 и концевой выключатель 9 регистратор 10. Скоба 7 фотодатчика t охватывает в нижней части диск 11, установленный на подшипнике 12 на оси 13, закрепленной на стойке 2. На стойке 2 также закреп лен при помощи винта 1 передвижной кронштейн 15, имеющий с нижней стороны крючок 1б. Пружина 17 концом 18 закреплена на диске. Диск 11 имеет отверстие 19 малого диаметра и выступ 20. На передней пакели корпуса 3 размещены сигнальная лампочка 21, клавиша Пуск источника стартового импульса 22, клавиша Сброс 23 .и шести разрядный индикатор 2k, В корпусе 3 размещен регистратор 10, содержащий триггер 25, генератор 2б, логический элемент И 27, счетчик 28, усилительформирователь 29, логический элемент ИЛИ 30, дешифратор 31, элемент 32 за держки. Установка работает следующим образом. Передвижной кронштейн 15 закрепляют в положении, соответствующем длине испытуемой пружины 17 в свобод ном состоянии, диск П поворачивают по часовой стрелке до защелкивания выступа 20 с электромагнитной защелкой 8, устройство подключают к сети электропитания частотой 50 Гц, напря жением 220 В. Последовательно нажима ют клавиши Сброс 23 источника стар тового импульса Пуск 22, при этом срабатывает электромагнитная защелка 8, освобождая выступ 20 и одновремен замыкая контакты переключателя 9 .при этом вырабатывается имИульс Старт запускающий электронную схему определения и индикации периода колебаний. При прохождении колебаельнои системы диск - пружина полоения равновесия светодиод 5 через отверстие 19 в диске 11 засвечивает отодиод 6 и, таким образом, вырабатывается импульс Стоп для схемы определения и индикации периода колебаний и производится считывание показаний по индикатору 24. В результате решение уравнения свободных колебаний относительно коэффициента жесткости пружины С с учетом выражения для момента инерции диска, а также постоянства первоначального угла отклонения колебательной системы от положения равновесия, Ч 30 получаем % где К - 5,12|у,- постоянная устройства -масса диска;5 -период свободных колебаний системы диск - пружина; -радиус диска; BQ - длина пружины в свободном состоянии. Таким образом, подстановка в выражение (1) значения длины испытуемой пружины в свободном состоянии и периода свободных колебаний позволяет определять значения коэффициента жесткости винтовых пружин растяжения. В случае необходимости исследования коэффициента жесткости пружины при различных величинах предварительного натяжения пружины д2 передвижной кронштейн 13 закрепляется на стойке 2 в положении, соответствующем длине 0(5 + Лб. В этом испытуемой пружины случае уравнение (1) записывается в Принцип действия электронной схемы определения и индикации периода свободных колебаний системы диск - пружина заключается вследующем, При нажатии клавиши Пуск срабатывают электромагнитная защелка 8 и концевой выключатель 9,,освобождается диск 11 и вырабатывается импульс Старт, соответствующий началу движения колебательной системы. Этот импульс переворачивает триггер 25, открывая элемент И 27. Импульсы генератора 2б с частотой следования k МГц через элемент И 27 П9ступают на счетчик 28 с модулем пересчета 10. При прохождении колебательной системой положения равновесия фотодатчик k вырабатывает импульсы Стоп, формируемые усилителем-формирователем 29. Сформированный импульс Стоп через элемент ИЛИ 30, поступает на триггер 25 и переворачивает еГо, закрывая элемент И 27.

Таким образом, счетчик 28 фиксирует число импульсов с генератора 2б, прошедших за время между командами Старт - Стоп. Двоичный код этого числа поступает со счетчика 28 на дешифратор 31, а затем на индикатор 2. Перед последующими измерениями нажимается клавиша Сброс, при этом подт верждается запрет элемента И 27, и через элемент 32 задержки счетчик 28 сбрасывается на О. Частота генератора 26 выбрана равной k МГц, так как за время между командами Старт колебательная система движется четвертую часть периода колебаний.

Погрешность определения коэффициента жесткости пружин не превышает U.

Предлагаемая установка позволяет производить измерение коэффициента жесткости винтовых пружин растяжения практически любой длины, регламентируемой только высотой стойки. Формула изобретения

1. Установка для изучения характеристик пружин, содержащая установленную на основании стойку с кронштейном, на котором закреплен верхний конец пружины, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения жесткости,она имеет установленный на основании корпус,размещен1НЫЙ в корпусе ни подшипнике диск, закрепленные в корпусе электромагнитную защелку, связанную с диском, концевой выключатель, связанный с защелкой, фотодатчик со скобой, охватывающей диск, и регистратор, связанный электрически с фотодатчиком и концевым выключателем, при этом нижний конец пружины закреплен на диске.

2. Установка по п. 1, о Т л и чающаяся тем, что,регистратор содержит последовательно соединенные генератор, логический элемент И, счетчик, дешифратор,и шестиразрядный индикатор, триггер, выход которого соединен с входом элемента И, источник стартового импульса, соединенный с входом триггера, усилитель-формирователь, вход которого соединен с фотодатииком, логический элемент ИЛИ, вход которого соединен с выходом уси/1ителя-формирователя а выход - с входом триггера, элемент задержки, соединенный выходом с входом счетчиками клавишу Сброс, соединенную с входами элементов ИЛИ и задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Т. Лабораторная работа № f по курсу Де-Гали- приборов, Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1971, с. .

иг.1