Способ балансировки и определения центра тяжести поплавковудк

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОИ ИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК опис вие

КЗОБРЕТЕНИ.И

Класс

421с, 33

Подписная группа № ll6

Заявитель

Предприятие Госкомитета по авиационной технике СССР

Авторы изобретения

Л. Н. Гонии и К. А. Гурович

СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕНТРА

ТЯ)КЕСТИ ПОПЛАВКОВ

Обычно при балансировке точных поплавконых приборов вес (плавучесть) и момент дифферента измеряют пружинными или рычажными весами или непосредственным навешиванием контрольных грузов на поплавок. Современные требования к точности балансировки очень высоки — до 0,02 г по весу и до 0,01 г/см по моменту. Пружины для измерения таких величин изготовить не удается. При навешивании грузов на поплавок трудно избежать динамических нагрузок.

Предлагаемый способ не требует никакого оборудования, кроме ванны с устройством для регулирования температуры, Отличительная особенность его заключается в том, что изменениями температуры поддерживаюшей жидкости выравнивают или взвешивают поплавок, а затем пересчетом температурных коэффициентов жидкости и поплавка определяют силы. действующие на поплавок, и центр тяжести поплавка.

На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 показаны различные поло кения поплавка при балансировке его, поясняюн)ис пре,t:tîæåïèûé способ.

На поплавок, установленный на опорах и помещенный в жидкость (фиг. 1), действуют всс 6, выталкивающая сила Q и реакция опор

Л, и №. Очевидно, что сумма реакций опор равна остаточному весу

V,+Л = G — Q=Л6, (1) а реакция каждой опоры, учитывая, - что

b((l(L, равна где L — расстояние между опорами, b — расстояние между центром тяжести и центром приложения выталкивающей силы, l — расстояние от опоры до центра тяжести поплавка.

Реакции опор вызывают момент трения вокруг оси подвеся ,11„, =- (Л, —, Л,) Iè .— (3) где, — коэффициент трения, d — диаметр опоры поплавка.

Для снижения момента трения нужно уменьшать расстояние b вдоль оси подвеся между центрами тяжести н давления, т. е. момент дифферента, и остаточный вес Л6 поплавка в жидкости. № 161554

В рябоч11х ) словиll. <. удельным весом у и температурой t, поплавок, имеющий небольшой остаточпый Всс или плавучесть, а также дифферепг, занимает очно из положений, показапных ца фиг. 2. При этом выталкивающая сила равна

Q=Vy, r e V — объем поплавка.

Для ОП1зсделеllия oc ° lточ11ого всея подбе(рем температуру tl, при которой поплавок будет взвешен в жидкости (фиг. 3). Тогда выпгалкивающая сила, равная весу поплавка, будет

Ql = 1 у(1 — (I) — Зи) (tl — t)) =- 6, а ос1аточцый вес с учетом формулы (1) равен

Л6 = Ру(р — Зи) (3 — tl), (4) где P — температурный коэффициент объемного расширения жидкости.

За — температурный коэффициепт линейного расширения поплавка.

Для определения момента дифферента подберем температуру К при которой поплавок ляжет па дпо ванны, т. е. реакция опоры Х11 устранит дифферент (фиг. 4). Второй край поlIJIBBKB ДОЛ)КЕП ТОЛЬКО КОСПУТЬСЯ ДПЯ ИЛИ II3ходиться от него на малом расстоянии. Тогда момент дифферента

М= 6.b (5) уравновесится моментом реакции Nll опоры

М = Л 11 l.

Здесь реакция опоры

Nll = G — Q,, а выталкивающая сила

Q1 = 1 у(1 — (5 — Зи) (ti — 1).

Значит момент дифферента

М = 1 у(р — За) l(tI — /1) (6)

Из уравнений (2), (4), (5) и (6) получаем формулы для реакций опор в рабочих условиях (при температуре t):

N, = Vy(P — За)((t — tl) — — (i — tl)) !

Л(. = Vy(P — За) — (t — tl)

L (7) (9) Если координата центра тяжести l цеизвестпа, то надо подобрать температуру 4, при которой дифферент устранится реакцией опоры N > сверху (фиг. 5). Аналогично пяйден момент дифферента

М = Уу(13 — За) (L — l) (t — 1) (8)

Из уравнений (6), (7) и (8) получим формулы для координаты центра тяжести

t — t, t — ti, момента дифферепта (t, — t0 (r" — t,)

° " 1 = "у® --- u)

Ф, и реакций опор в рабочих условиях (1 i с0 (t t2)

Л1 = у(p — ÇU)

1, — t (10) N, = V((1 — 3 ) (— 1) (t — t1) е (1 t2. т. е. температуру взвешиваш1я поплавка мокино пс подбирать, а формулы (4), (б), (7), (8), (10) и (11) упростить

У = Uy((1 — За) (t — ) г

М = 1 у((3 — Зи) I

4 (4а) (ба) . = 1 у(р — За) (7а) tV> — 1уР— За)

Кяк видно из уравнения (3), целесообразно задавать не остаточный вес и момент дифферента, а допустимую нагрузку N>»a каждую опору, которой соответствуют допустимые изменения температуры выравнивания поплавка

Л1(= (1 — (—

i/ т (,3 — 3 a) 2 2

V-((3 — Зл) (13) Итак, подобрав температ ры

11 — взвешивания поплавка (фиг. 3), t1 — выравнивания поплавка па пижпей плоскости (фиг. 4), 1. — выравнивания поплавка IIB верхней плоскости (фиг. 5), можно определить осl аточпый вес Л6 по формуле (4), момент дифферента М по формулам (6) или (8) или (10), реакции опор N1 и N> в рабочих условиях по формулам (7) или (11), координату центра тяжести l по формуле (9) .

Точность этого способа определяется точностью измерения температуры. Так как ооычио разность температурных коэффициентов объемного расширения жидкости и поплавка (13 — 3u) пе превышает 1.10:-, то измепеци1О температуры па 0,1 С соответствует прлращсцие остаточного веса и реакций опор на 0,01,о от веса поплавка.

Методика измерений значительно упрощается для симметричного поплавка, имеющего центр тяжести посередине ме>кду опорами:

l= г

В этом случае из уравнения (8) !

2 № )6! )51

Предмет изобретения

Ыыг. /

Раг о

Г:::г 5

Р: г

Составитель H. В. Фомичев

Редактор Л. К. Ушакова Техрсд T. П. Куридко Корректор О. Б. Тюрина

Г1одп к печ, 1jVI — 64 г, Форгиат бу,и. 60;", 901, g Объсги 0,35 пзд. и.

Заказ 1163/3 Тираж 1000 Ценя 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного .:-.;.итсга ио аслаки изобретений и открытии1 СССР

Москва, ситр, ир. Серо:га, д. 1

Tl иогр<вия. пр,. Сап иова. 2

Значит locTBTo÷íî, чтобы при умс ьш: ни температуры жидкости до 4 = t — 51 попл-;ьок выравнивался на нижней плоскости (фиг. 4), а при увеличении до t, = t — - Л1— на верхней (фиг. 5). !

Для симметричного поплавка t =: ii допу2 стимые изменения температуры равны hit ==

Ми г

=Л t=

P- 3д

С.:.особ оалансировки и опрсделения центра — яжссти поплавков, отличающийся тем, - то. с целью повышения точности измерения, l!3;:,;00ñíHÿìè температуры поддерживающей жидкости выравнивают или взвешивают поплавок, а затем пересчетом температурных коэффициентов жидкости и поплавка определяют силы, действующие на поплавок, и центр тяжести поп l3Eh3.