Силоизмерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01L1/00 

(5) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть ис пользовано для статической аттестации большегрузных испытательных машин, работающих на сжатие, прессов и рабочих динамометров. Известны образцовые динамометры сжатия, содержащие упругий элемент и отсчетное устройство 1. Недостатком этих динамометров яв ляется ограниченный верхний предел нагрузок. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является силоизмерительное устройство, содер жащее нагрузочную плиту, механически связанную через узлы передачи нагрузки с группой симметрично уста новленных на основании преобразоват лей силы с силоприемными головками Известное устройство позволяет создать большие нагруз1ки, но не обе печивает получение требуемой точности из-за влияния на преобразователи силы неучитываемых боковых наг рузок. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройстве преобразователи силы установлены на основании на подставках с окнами, а узлы передачи нагрузки выполнены в виде прямоугольных рамок, верхние поперечины которых связаны с силоприемными головками преобразователей силы, а нижние поперечины рамок расположены под преобразователями силы в окнах подставок и кинематически связаны через контактные опоры с, нагрузочной плитой, выполненной в виде центральной площадки с тремя консолями, расположенными через 120 по ее внешней поверхности. Кинематическая связь нижних поперечин прямоугольных рамок с консолями нагрузочной плиты осуществлена через установленные между ними траверсы с тремя опорными участками в середине и по концам траверс. При этом опорные участки, распо женные по концам траверсы, связаны консолями нагрузочной плиты, а опо ные участки, расположенные в серед не траверс, связаны с нижними поп речинами прямоугольных рамок. Опорные участки, расположенные в середине траверс, связаны с консолями нагрузочной плиты, а опорны участки, расположенные по концам траверс,-.с нижними поперечинами п 1моугольных рамок двух рядом расположенных преобразователей силы, при этом общее количество преобразователей силы в группе равно ше сти . На (|)иг. 1 изображена общая схема силоизнерительного устройства; I на фиг, 2 -4 - конкретные варианты исполнения силоизмерительного устройства., отличающиеся друг от друга конструкциями кинематических св зей нижних поперечин нагрузочных рамок с консолями нагрузочной плит на фиг. 5-7- конструкции контактны элементов. Силоизмерительные устройства (фиг. I-) состоят из группы преобразователей 1 силы с силоприемными головками 2, нагрузочной плиты 3 с консолями , pacпoJ;Joжeнными через 120° по ее внешней части узлов передачи нагрузки в виде поямоугольиых рамок 5 с верхними попе речинами 6 и нижними поперечинами 7, траверс 8, подставок 9, контакт ных элементов - шаров 10 и роликов 11 и 12. Преобразователи 1 силы (фиг.1 расположены симметрично по окружности на плите испытательной машины (не показана) и соединены с отсчетными приборами 13. Прямоугольные рамки 5 охватывают каждый преобразователь 1 силы таким образом, что верхние поперечины 6 контактируют, с силоприемными головками 2, а нижние поперечины. 7 проходят под основаниями преобразователей 1 силы, установленных на имеющих окна подставках 9. Нижние поперечины 7 кинематически связаны с консолями нагрузоч ной плиты. Контакт верхних поперечин 6 с силоприемными головками 2 (фиг.5) -осуществлен через шары 10, располо женные в сферических лунках lA на верхних поперечинах бив сферических лунках 15 силоприемных головок 2. Радиусы этих лунок в 1-1,2 раза больше радиусов шаров 10. Кинематическая связь нижних поперечин 7 с консолями t (фиг. 2 и 6) осуществлена непосредственно через ролики 11 бочкообразной формы, которые расположены между ними в канавках 16 и 17. Профиль канавок показан на фиг. 6, их радиусы в 1,11,S больше радиуса роликов. Во втором варианте конструкции (фиг. 3) кинематическая связь нижних поперечин 7 прямоугольных рамок 5 с консолями осуществлена через траверсы 8, на каждой из которых имеются по три опорных участка в (Виде канавок, две из которых (18) расположены по концам,а одна (19)по середине траверсы 8. Траверсы контактируют с нижними поперечинами с. 7 через цилиндрические ролики 12 (фиг. 7)расположенные в канавках 19 траверс. Вив канавках 21 на нижних поперечинах 7. Траверсы 8 также контактируют с консолями через ролики 12, расположенные в канавках 18 по концам траверс 8 и в канавках 20 на консольных опорах . В третьем варианте конструкции (фиг. А) траверсы 8 контактируют с нижними поперечинами 7 через ролики 12, расположенные в канавках 18 по концам траверс .8 и в канавках 21 на нижних поперечинах 7 прямоугольных рамок 5 двух рядом расположенных преобразователей 1 силы. В этом случае контакт траверс 8 с консолями k осуществляется через ролики 12, расположенные в канавках 1У траверс и канавках 20 на консольных опорах 4. Во всех вариантах конструкций вместо роликовых опор могут также использоваться шарнирные пары 22 типа лризма-подушка (фиг. 1). Силоизмерительное устройство работает следующим образом. Активная или реактивная сила Р (фиг. 1) прикладывается к центру нагрузочной плиты 3. При этом она равномерно распределяется через три консоли 4 и кинематически связанные с ними прямоугольные рамки 5 между преобразователями 1 силы. Неравномерность распределения нагрузок между преобразователями не должна превышать 10%. Это условие обеспечивается изменением точки приложения .равнодействующей измеряемой нагрузки. Повышение точности измерения за счет исключения воздействия на сило приемные головки 2 боковых усилий достигается спедую1дим образом. При работе силозадающих установок их неподвижная часть перемещается поступательно и создает полезное усИлие. При этом возникают боковые смещения и некоторый поворот подвижной части, ограниченные направляющими установки. Если объект (в, .данном случае пре образователь силы) имеет высокую жесткость на кручение и сдвиг, т.е его деформация в этих направлениях при смещении подвижной части установки не превышает зазоров в направ ляющих, то вся боковая нагрузка и момент, прежде чем они будут восприняты направляющими, передадутся объекту. Предлагаемое силоизмерительное устройство имеет три степени свободы в плоскости перпендикулярной нап равлению вектора основной нагрузки перемещение по двум осям в плоскост и вращение относительно вектора наг рузки. В результате этого боковые .усилия и вращающий момент практически не создадут дополнительных неизмеряемых нагрузок на преобразователи силы данного устройства, а ц ликом воспринимаются направляющими силоз.адающей установки. Таким образом, на преобразовате ли силы неизмеряемые компоненты наг рузки не оказывают действия и точность измерения поэтому возрастает. Применение силоизмерительного устройства позволяет обеспечить атт стацию испытательных машин, прессов и динамометров на большие предельные нагрузки групповым методом с требуемой точность : 0,1 при и пользовании преобразователей 1 силы разряда и 0,5% с преобразовател ми Ш разряда. Применение группы преобразователей , нагружаемых через жесткую нагрузочную плиту, не обеспечивает такой точности умноже ния нагрузки, в результате чего ст дарт на образцовые переносные дина мометры (ГОСТ ) для приборо 6 на нагрузки свыше 200 тс остается по существу лишенным метрологического обеспечения. Кроме того, изобретение позволяет отказаться от создания образцовых и эталонных средств на нагрузки, превышаххцие разумные пределы. Формула изобретения 1, Сияоизмерительное устройство, содержащее нагрузочную плиту, мехач нически связанную через узлы передачи нагрузки с группой симметрично .установленных на основании преобразователей силы с силоприемными головками, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в нем преобразователи, силы установлены на основании на подставках с окнами, а узлы передачи нагруа1КИ выполнены в виде прямоугольных рамок, верхние поперечины которых сея заны с силоприемными головкамипреобразователей силы, а нижние поперечины рамок расположены под преобразователями силы в окнах подставок и кинематически связаны через контактные опоры с нагрузочной плитой, выполненной в виде центральной площадки.с тремя консолями, расположенными через по ее внешней поверхности. 2. Устройство по п. 1, о т л-И чаю щ е е с я тем, чтр кинематическая связь нижних поперечин прямоугольных рамок с консолями нагрузочной плиты осуществлена через установленные между ними траверсы с тремя : опорными участками в середине и по концам траверс. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ее с я тем,что опорные участки, расположенные по концам траверс, связаны с консолями нагрузочной плиты, а опорные участки, расположенные в середине траверс, связаны с нижними поперечинами прямоугольных рамок. . Устройство по пп.. 1. и 2, о .тличающееся тем, что опорные участки, расположенные в середине траверс, связаны с консолями нагрузочной плиты, а опорные участки, расположенные по концам траверс,- с нижними поперечинами прямоугольных рамок двух рядом расположенных пре . 7. 979898 образователей силы, при этом количе

ство преобразователей силы в группе равно шести.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

иия механических свойств металлов. М., Машгиз, 1952, с. Й8, фиг. 99. 2. Морозов Ю. Н. Испытательная техника в строительстве. М., Стройиздат, t96, с. 138-1 1 (прототип). 8 1, Авдеев Б, А. Техника определе,

14

Фиг. г

.Х