Устройство для определения жесткости упругих элементов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

150 4 6 01 М 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3835507/24-10 (22) 25,12,84

" (46) 30.07.86. Бюл. Ф 28 (71) Ростовский инженерно-строительный институт (72) В.А. Колубаев, К.T. Ляхонов, Л.В. Шагинян и Т.Б. Полякова (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 200853, кл. G 01 М 5/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Ф 522438, кл. G Ol ? 1/10, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ,(57) Изобретение относится к технике контроля качества упругих чувствительных элементов и механических маЙ3

„„SU„„1247704 А1 нометров. Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений. На гироскоп 1 подается напряжение питанйя, а в приспособление 8 устанавливается калибруемый упругий элемент 9. При,повороте ги- роскопа 1 на величину заданной выходной координаты с устройства сравне-: ния 10 через исполнительный орган 12 выдается команда на включение фиксатора времени 13 и на отклонение интегратора 7. Время, в течение которого упругий элемент 9 деформируется на постоянную величину, определяется фиксатором времени 13, с помощью вычислителя 14 определяется коэффициент жесткости упругого элемента. ил.

1247704

Изобретение относится к технике контроля качества упругих чувствительных элементов и механических манометров.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Основой устройства для измерения коэффициента жесткости упругих элементов является гироскои, 1, который установлен в кожухе 2, а кожух

2, в свою очередь, с помощью цапф 3 в скобе 4. Ввиду такой установки гироскопу. обеспечивается две степени свободы. Первая степень свободы обеспечивается вращением гироскопа 1 вокруг оси собственного вращения, вследствие чего формируется кинетический момент Й, равный произведению момента инерции ротора гироско-, па на угловую скоростью собственного вращения. Вторая степень свободы гироскопу обеспечивается поворотом относительно цапф .3. Скоба 4 через редуктор 5 механически связана -с двигателем 6, имеющим электрическую связь с интегратором 7. На цапфе 3 гироскопа установлено приспособление

8 для установки испытуемого упругого элемента 9. Приспособление 8 имеет механическую связь с устройством 10 сравнения, которое механически связано: с задатчиком 11 выходной координаты гироскопа. Задатчик ll выходной координаты выполнен в виде микрометрического винта с нониусной шкалой, проградуированной в угловых единицах.

Устройство 10 сравнения электрически связано через исполнительный орган 12 с первым входом интегратора 7 и фиксатором 13 времени деформации, выход которого имеет электрическую связь с вычислителем 14 коэффициента жесткости. На второй вход интегратора 7 подается входное напряжение с задатчика 15 входной величины интегратора.

Задатчик 15 выполнен в виде потенциометра и предназначен для задания входного напряжения на входе интегратора 7, зависящего от диапазона измерения.

Устройство работает следующим о6разом.

На гироскоп 1 подается напряжение питания, а в приспособление 8 устанавливается калибруемый упругий элемент 9. С помощью задатчика 11 устанавливается строго определенная координата деформации Ы, а с помощью

5 задатчика 15 на вход интегратора 7 подается постоянный по амплитуде сигнал U<„, после чего подается команда на включение устройства. С выхода интегратора 7 сигнал, нарастаю1О щий по линейному закону, поступает на обмотку управления двигателя 6, который приводит во вращательное движение через редуктор 5,скобу 4 с двухстепенным гироскопом 1 с углоl5 вой скорбстьюа7. Одновременно включается фиксатор 13 времени деформации. Нарастающий. с постоянной скоростью гироскопический момент М в.

Г соответствии с правилом Жуковского

20 поворачивает гироскоп 1 вокруг цапф

3, деформируя упругий калибруемый элемент 9, закрепленный в приспособлении 8.

При повороте гироскопа 1 на величину заданной выходной координаты с устройства 10 сравнения через исполнительный орган 12 выдается команда на выключение фиксатора 13 времени и на отклонение интегратора 7.

30 Время, в течение которого упругий элемент деформируется на постоянную величину, определяется фиксатором 13 времени, с помощью вычислителя 14 вычисляется коэффициент жесткости упругого элемента.

Принцип работы предлагаемого, устройства обосновывается следующими математическими зависимостями.

В установившемся движении упругая

40 сила деформации испытуемого упругого элемента уравновешивается силой гироскопического происхождения, т.е, К d=H .д -sing, (1) где К вЂ” коэффициент жесткости упруго45 о — координата деформации упругого элемента;

Н вЂ” кинетический момент гироскопа;

50 — угловая скорость вынужденного вращения двухстепенного гироскопа вокруг вертикальной оси;

p — угол между векторами Н и u).

55 .Для углов В 90 (что обеспечивается соответствующим выбором параметров) получают из уравнения (1)

К= --

Н

Ы (2) 3 1247704 4 при малых координатах деформации упа,1

Н вЂ”- ругого элемента, чем обеспечивается

К=

dt повышение точности измерения.

Расширение диапазона измерения

ы коэффициента жесткости достигается

Ес б ли обеспечить постоянство угло-,путем изменения параметров системы.

5 вого ускорения вращения скобы 4 гиро- кинетического момента гироскопа, с а (в предлагаемом устройстве коэффициента передачи интегратора, скопа 1 (в п е агаемом с это реализуется применением интегра- величины входного напряжения интегтоРа 7 и двигателЯ 6 с РедУктоРом 5), ратора, а также выбором фиксированто из выражения (3) получают ного угла деформации.

K ° (Û=ñ d t, (4) (3) где

Формула изобретения а-1 с=Н вЂ” . ас

Проинтегрировав левую и,правую части выражения (4), получают

К= - t. (5) 15

При постоянных с и ос коэффициент жесткости и упругого элемента пропорционален времени деформации 1. Значе-. ния постоянных с и oL хранятся в памяти вычислителя 14 и используются для вычисления К по информации, полученной от фиксатора 13 времени. Параметры гироскопа, интегратора и двига:теля с редуктором рассчитываются по известным расчетным формулам.

Составитель А. Соколовский

Редактор С. Лисина Техред О.Гортвай, Корректор С. Шекмар

Заказ 4114/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Применение предлагаемого устройст30 ва позволяет.увеличить точность измерения коэффициента жесткости упругих элементов в широком диапазоне.

Выбирая параметры замкнутой динамической системы известными методами, ° можно добиться осуществления процесса измерения коэффициента жесткости

Устройство для определения жесткости упругих элементов, содержащее .нагружающий механизм, стабилизатор параметров нагружения, датчик жесткости подключенный к измерителю вреотличающееся тем, что, с целью повьппения точности и расширения диапазона измерений, в него введен вычислитель коэффициента жесткости, нагружающий механизм выполнен в виде двухстепенного гироскопа с электроприводом, стабилизатор параметров нагружения выполнен в виде стабилизатора напряжения питания электропривода, датчик жесткости выполнен в виде реле перемещения упругого элемента, причем измеритель времени соединен с вычислителем коэффициента жесткости и подключен к входу стабилизатора градиента напряжения питания электропривода, причем к этому же входу подключено реле перемещения.