Устройство для контроля упругих и линейных характеристик пружин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УПРУГИХ И ЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРУЖИН, содержащее силоприемную площадку , размещенную между контролируемой пружиной и эталонным упругим элементом, основной привод силоприемной площадки, выполненный в виде шагового двигателя с редуктором, систему измерения величины реактивного усилия контролируемой пружины, состоящую из генератора тактовых импульсов, командного блока управления , входы которого связаны с выходом генератора тактовых импульсов и датчика положения силоПриемной площадки , реверсивного счетчика импульсов , связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления , и блока управления шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, а выход-с шаговым двигателем основного привода силоприемной площадки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет возможности определения величины деформации контролируемой пружины и повышения точности контроля, устройство снабжено дополнительным приводом силоприемной площадки, вьтолненным в виде шагового двигателя с редуктором , и дополнительной системой измерения величины деформации контролируемой пружины, состоящей из генератора тактовых импульсов, командного блока управления, входы которого связаны с выходом генератора тактовых импульсов и датчика положения силоприемной площадки, реверсивного счетчика импульсов, связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления, и блока управле (Л ния шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, а выход - с шаговым двигателем дополнительного привода, при этом редукторы основного и дополнительного приводов выполнены червячно-винтовыми с одинаковыми передаточными отношениями, причем редуктор основного привода установлен на под00 О5 вижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, на котосх рую опирается эталонный упругий эле00 мент, редуктор дополнительного привода установлен на жестко соединенной с основанием устройства неподвижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, на которой установлен редуктор основного привода, а соотношение между жесткостью эталонного упругого элемента «а всей длине его деформации и передаточньм отношением каждого из редукторов выбирают прямо пропорциональным.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,S0„„1113688 A зсю С О1 1. O

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576139/24-10 (22) 30.03.83 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) В.Н. Жиляев, В.П. Березин, В.А. Граф, С.Б. Добрынин, А.M. Ростовцев и В.Н. Чурилов (53) 531.781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 623118, кл. G 01 L 1/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

tt- 662914, кл. С 05 В 23/00, 1977 (прототип).. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

УПРУГИХ И ЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРУЖИН, содержащее силоприемную площадку, размещенную между контролируемой пружиной и эталонным упругим элементом, основной привод силоприемной площадки, выполненный в виде шагового двигателя с редуктором, систему измерения величины реактив.— ного усилия контролируемой пружины, состоящую из генератора тактовых импульсов, командного блока управления, входы которого связаны с выходом генератора тактовых импульсов и датчика положения силоприемной площадки, реверсивного счетчика импульсов, связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления, и блока управления шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, а выход-с шаговым двигателем основного привода силоприемной площадки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства эа счет возможности определения величины деформации контролируемой пружины и повышения точности контроля, устройство снабжено дополнительным приводом силоприемной площадки, выполненным в виде шагового двигателя с редуктором, и дополнительной системой измерения величины деформации контролируемой пружины, состоящей из генератора тактовых импульсов, командного блока управления, входы которого связаны с выходом генератора тактовых импульсов и датчика положения силоприемной площадки, реверсивного счетчика импульсов, связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления, и блбка управления шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, а выход — с шаговым двигателем дополнительного привода, при этом редукторы основного и дополнительного приводов выполнены червячно-винтовыми с одинаковыми передаточными отношениями, причем редуктор основного привода установлен на подвижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, на которую опирается эталонный упругий элемент, редуктор дополнительного привода установлен на жестко соединенной с основанием устройства неподвижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, на которой установлен редуктор основного привода, а соотношение между жесткостью эталонного упругого элемента на всей длине его деформации и передаточным отношением каждого из редукторов выбирают прямо пропорциональным.

1 1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве прецизионных пружин как в качестве средства контроля выходных параметров пружин, так и в качестве прибора, применяемого при подборе требуемых упругих и линейных характеристик прецизионных пружин при сборке гидротопливных агрегатов.

Известны устройства с эталонными упругими элементами, в которых величина реактивного усилия контролируемой пружины определяется величиной деформации эталонного упругого элемента Г1) .

Недостатком этого устройства являются ограниченные возможности, так как при его помощи возможно осуществлять контроль пружин либо в очень узком диапазоне усилий (деформаций), либо конкретно выбранной пружины.

Расширение диапазона измеряемых усилий приводит к заметному появлению нелинейности характеристики эталонного упругого элемента.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является устройство для замера ходов приводного. элемента микровыключателя, содержащее силоприемную площадку, выполненную в виде нажимного элемента динамометра, механизм привода силоприемной площадки, содержащий шаговый электродвигатель с редуктором, шток, передающий на динамометр усилие перемещения, датчики предельного усилия и соприкосновения, счетный блок, электрически связанный с электродвигателем через блок реверса, генератор тактовых импульсов, электрически связанный с электродвигателем и счетным блоком С2 .

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, так как с его помощью можно только определить момент, срабатывания микропереключателя при достижении заданного усилия пря мого срабатывания и невозможен конт- роль упругих и линейных характеристик пружин в широком диапазоне усилий и перемещений. Кроме того, не возможно осуществлять контроль пружин в режиме "усилие - деформация", при котором задают величину реактивного усилия контролируемой пружины и определяют величину ее деформации,, т.е. высоту в деформированном состоянии.

i 13688 3

Целью изобретения является расши= рение технологических возможностей эа счет возможности определения величины деформации и повышение точ5 ности контроля.

Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля. упругих и линейных характеристик пружин, содержащее силоприемную площадку, размещенную между контролируемой пружиной и эталонным упругим элементом, основной привод силоприемной площадки, выполненный в виде шагового двигателя с редуктором, систему

15 измерения величины реактивного усилия контролируемой пружины, состоящую из генератора тактовых импульсов, командного блока управления, входы которого связаны с выходом ге20 нератора тактовых импульсов и датчика положения.силоприемной площадки, реверсивного счетчика импульсов, связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления, и блока управления шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, а выход— с шаговым двигателем основного привода силоприемной площадки, снабжено дополнительным приводом силоприем30 ной площадки, выполненным в виде.шагового двигателя с редуктором, и до.полнительной системой измерения величины деформации контролируемой пружины, состоящей из генератора тактовых

35 импульсов, командного блока управления, входы которого связаны с выходом генератора тактовых импульсов и датчика положения силоприемной площадки, .реверсивного счетчика импуль40 сов, связанного прямой и обратной связью с командным блоком управления, и блока управления шаговым двигателем, вход которого связан с выходом командного блока управления, 45 а выход — с шаговым двигателем дополнительного привода, при этом редукторы основного и дополнительного приводов выполнены червячно- винтовы1 ми с одинаковыми передаточными отно-.

50 шениями, причем редуктор основного привода установлен на подвижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, на которую опирается эталонный упругий элемент, редуктор

55 дополнительного привода установлен на жестко соединенной с основанием устройства неподвижной площадке и его винт жестко связан с подвижной плитой, 688 4 по высоте таким образом, чтобы при контакте его измерительного штыря с силоприемной площадкой контакты

К О, К 1 и К 2 были бы разомкнуты.

Настроечным перемещением от двигателя 11 силоизмерительная площадка

2 вводится в контакт с неподвижным упором 13, т.е. до состояния L = О, где — расстояние между силоприемной площадкой 2 и неподвижным упором

13. Обратным перемещением от двигателя 11 система отводится в исходное положение. При обратном перемещении

5 от положения L =. О до L = L производится регистрация импульсов, поступающих на двигатель 11. Поскольку один импульс, поданный на шаговый двигатель, соответствует 1 мкм пере0 мещения, то количество зафиксированных импульсов является мерой числа, выраженной в мкм. Если обозначить количество импульсов значением М, то Й= .

Значение и фиксируется на переключателе ™Преднабор МАХ" СИ 2.и становится начальной точкой отсчета высоты сдеформированной при контроле пружины.

Работа устройства в режиме."дефор. мация — усилие". При контроле в этом режиме задают высоту контролируемой пружины в деформированном состоянии и определяют величину реактивного усилия, которое развивает при этом пружина.

На программном переключателе

"Предвабор МАХ" счетчика СИ 2 наби3 1113 на которой установлен редуктор основного привода, а соотношение между жесткостью эталонного упругого эле мента на всей длине его деформации и передаточным отношением каждого из ре5 дукторов выбирают прямо пропорциональным.

Эталонный упругий элемент выполняют комбинированным в виде одновременно воздействующих на силоприемную площадку пружин растяжения и сжатия.

Подбором геометрических параметров суммарную жесткость комбинированного упругого элемента выполняют равной

1 гс/мкм (для этого используют четыре эталонных пружины: две сжатия и две — растяжения).

На чертеже представлено устройство для контроля упругих и линейных характеристик пружин.

Устройство включает в себя контро лируемую пружину 1, силоприемную площадку 2, закрепленную между эталонными пружинами сжатия 3 и растяжения 4 с возможностью перемещения по направляющим 5, закрепленным на основании 6. На направляющих 5 установлены также с возможностью перемещения по ним верхняя 7 и нижняя 8 подвижные плиты. Плита 7 перемещается по направляющим 5 под воздействием шагового двигателя 9 через червячновинтовой редуктор 10, передаточное отношение которого обеспечивает перемещение плиты 7 на 1 мкм при отработке двигателем одного импульса.

Плита 8 выполнена аналогично плите

7 с приводом от шагового двигателя 11 через червячно-винтовой редуктор 12, передаточное отношение которого также обеспечивает перемещение плиты 8 на 1 мкм при отработке двигателем 11 одного импульса.

Управление движением двигателя 9 осуществляется от блока управления 45 шаговым двигателем БУШ 1, а двигателя 11 — от БУШ 2. Тактовые импульсы на БУШ 1 поступают. от генератора тактовых импульсов ГТИ f через .командный блок управления БУ 1. Тактовые импульсы на БУШ 2 поступают от

ГТИ 2 через командный блок управления БУ 2. Регистрация импульсов, приходящих иа БУШ 1, осуществляется счетчиком импульсов СИ 1 и соответственно — приходящих на БУШ 2 — счетчиком СИ 2. Счетчики СИ 1 и СИ 2 вы1 ( полнены реверсивными, каждый с двумя программными переключателями: Преднабор МАХ" и "Преднабор М1".

Взаимное расположение силоприемной площадки 2 и плиты 7 контролируется группой контактов К..О, К 1 и

К 2 электроконтактного датчика высокой избирательной способности (12 мкм). В исходном положении все контакты находятся в разомкнутом состоянии.

Для подготовки устройства к работе необходимо провести настроечные перемещения.

Настроечными перемещениями двигателей 9 и 11 плиты 7 и 8 отводятся в исходное положение, при котором силоприемная площадка 2 оказывается в упругоподвешенном состоянии между . эталонными пружинами сжатия 3 и растяжения 4. При этом положение электроконтактного датчика, жестко закрепленного на плите 8, регулируется

S 11136 рают комбинацию цифр, равную по величине расстоянию в мкм от неподвижного упора 13 до силоприемной площад ки 2, находящейся в исходном положении, 5

Йа программном переключателе

"Преднабор M 1" набирают комбинацию цифр, равную по величине высоте деформированной контролируемой пружины в мкм. На силоприемную площадку 2 ус- 10 танавливают контролируемую пружину 1.

Включением общего питания (команда А) включаются генераторы тактовых импульсов ГТИ 1 и ГТИ 2..

Нажатием кнопки "Пуск" (команда Б) блок управления БУ 2 запитывается тактовыми импульсами (команда В), которые в виде команд Г поступают одновременно на счетчик импульсов

СИ 2 и на блок управления шаговым двигателем БУШ 2. От БУШ 2 тактовые импульсы в виде команды Д поступают на шаговый двигатель М 2, в результате чего площадка 8 начинает перемещаться вверх. Движение площадки 8 через эталонный упругий элемент (пружины 3 и 4) перемещает силоприемную площадку 2 вверх, замыкая при этом контакты К 0 и К 1, в результате командой Е обеспечивается длительное включение БУ 2 (команда Е заменяет команду Б, которая действовала только во время нажатия кнопки "Пуск" ).

Командои Е запитывается блок управления БУ 1.

Блок управления БУ 1 по команде Е открывает проход тактовых импульсов от генератора ГТ 1 (команда Ж) на счетчик СИ 1 и блок управления шаговым двигателем БУШ 1, от которого они в виде команды К поступают на шаговый двигатель M 1. Схемотехническими средствами обеспечивается большая частота вращения двигателя M 2.

Как только число импульсов, при-

45 шедшее на двигатель М 2, станет равным комбинации чисел, набранной на программном переключателе "Преднабор М 1" счетчика СИ 2, возникает сигнал обратной связи Л, который, воздействуя на блок управления БУ 2, прекращает действие команды Г, в ре зультате чего двигатель M 2 останавливается, т.е. движение площадки

7 прекращается.

Число имнульсов, пришедших на дви- > гатель М 2 и зарегистрированных на световом табло счетчика СИ 2, является количественной мерой в мкм высо88 d ты сдеформированной контролируемой пружины.

Движение силоприемной площадки 2, передаваемое через упругие элементы от подвижной площадки 7, осуществляется до тех пор, пока реактивное усилие контролируемой пружины 1, вошедшей в контакт с неподвижным упором 13 и сжимаемой перемещением силоприемной площадки 2, не сравняется с суммарным реактивйым усилием эталонного упругого элемента.

В результате этого контакты К 0 и К 1 разомкнутся, прекращая действие команды Е, что вызовет остановку двигателя М 1. Число импульсов, пришедших на двигатель М 1 и зарегистрированных на световом табло счетчика СИ 1, является количественной мерой в ГС реактивного усилия, развиваемого контролируемой пружиной под воздействием заданной величины деформации.

Нажатием кнопки "Стоп" замыкаются контакты К О и К 2, вызывая командой Н реверсивное вращение двигателей М 1 и М 2 и соответствующее перемещение площадок 7 и 8 в исходное положение.

Работа устройства в режиме "усилие — деформация". При контроле в этом режиме задают величину реактивного усилия контролируемой пружины и определяют высоту пружины, соответствующую этому усилию. На программном переключателе "Преднабор M 1

"счетчика СИ 1 набирают комбинацию цифр, равную по величине заданному реактивному усили контролируемой пружины в ГС.

Нажатием кнопки "Пуск" (команда

П) блок управления БУ 1 запитывается тактовыми импульсами (команда Ж); которые в виде команды И поступают одновременно на счетчик импульсов

СИ 1 и на блок управления шаговым двигателем БУШ 1. От БУШ 1 тактовые импульсы в виде команды К поступают на шаговый двигатель M 1, в результате чего площадка 7 начинает перемещаться вверх. Движение площадки 7 через эталонный упругий элемент (пружины 3 и 4) перемещает силоприемную площадку 2 вверх, замыкая при этом контакты К 0 и К 1, в результате чего командой Е обеспечивается длительное включение БУ 1 (команда Е заменяет команду П, которая действовала только во время нажатия кнопки

3688

ЗНЮШК Заказ 6609/35 Тираа 882 подписное

Филиал ППП "Патаит", г. Ужгород,ул.Проектная, 4

7 111

"Пуск" ). Командой Е запитывается блок управления БУ 2, который открывает проход тактовых импульсов от генератора ГТИ 2 на счетчик СИ 2 и на блок управления шаговым двигателем

БУШ 2. От БУШ 2 тактовые импульсы в виде команды Д поступают на шаговый двигатель М 2.

В этом случае обеспечивается большая частота вращения двигателя М 1 °

Как только число импульсов, пришедшее на двигатель М 1, станет равным комбинации чисел, набранной на программном переключателе "Преднабор

iM 1" счетчика СИ 1, возникает сигнал обратной связи Р, который, воздействуя на блок управления БУ 1, прекращает действие команды Г, в результате чего двигатель М 1 останавлива,ется, а двигатель М 2 продолжает перемещать силоприемную площадку 2 до тех пор, пока величина реактивного усилия сжимаемой контролируемой пружины не сравняется с суммарным реактивным усилием эталонного упруго-.

ro элемента. После этого контакты.

К 0 и К 1 размыкаются и двигатель

5 -М 2 останавливается. На световом табло счетчика СИ 1 зафиксируется величина заданного реактивного усилия, а на световом табло счетчика

СИ 2 — высота деформированной контролируемой пружины, соответствующая заданной величине усилия.

Возврат элементов устройства в исходное положение осуществляется тем же самым способом; что при ра-, 15 боте устройства в режиме "деформация — усилие

Использование устройства для контроля упругих и линейных характе20 ристик пружин позволит осуществить контроль всей номенклатуры пружин, применяемых в отрасли, при значи.тельном повышении точности измерения.