Способ измерения силы

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения силы. Целью изобретения является $ш$$ш$ ш$$$$$$$ упрощение процесса измерений, повышение точности и обеспечение динамических измерений. Нагружают упругие элементы 1 и 2 измеряемой силой F, определяют их деформации Xi и Хг соответственно от измеряемой силы F и задают им дополнительную деформацию д дополнительной известной силой, изменяющейся по гармоническому закону, а значение измеряемой силы определяют из соотношения Xi ХзА .. г, где Д г - амплитуда F ДР d(Xi +Х2у дополнительной известной силы, Н. 1 ил. Ё AFlt) ( ю ю VI со кэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (lI) (505 6 01 L 1/04, 1/1О, 1/00

ГОсудАРстВенлыи кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654710/10 (22) 24.02.89 (46) 23.01.91. Бюл.МЗ (72) Н.С.Чаленко (53) 531,781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

f4 651221. кл. G 01 1 25/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 1247691, кл.G 01 1 1/04, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения силы. Целью изобретения является упрощение процесса измерений, повыцгение точности и обеспечение динамических измерений. Нагружают упругие элементы 1 и 2 измеряемой силой Р, определяют их деформации Xi u Xg соответственно от измеряемой силы F и задают NM дополнительную деформацию д дополнительной известной силой, изменяющейся по гармоническому закону, а значение измеряемой силы определяют иэ соогношения

=hF Х +Х вЂ”, где h F — ам--уда

Х1 Х2

Х1+ Х2) дополнительной известной силы, Н. 1 ил.

1622782

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений силы в статическом и динамическом режимах.

Целью изобретения является упроще- 5 ние процесса измерений за счет исключения предварительной градуировки упругих элементов, повышение точности и обеспечение динамических измерений.

На чертеже изображена схема устрой- 10 ства для осуществления данного способа измерения силы.

Устройство содержит два упругих элемента 1 и 2, соединенных в последовательную силовую цепь и установленных на 15 основании 3. На концах упругих элементов 1 и 2 закреплены силопередающие плиты 4 — 7, Между силовоспринимающими плитами 5 и 6 размещено устройство 8 воспроизведения дополнительной силы, изменяющейся по 20 гармоническому закону, Устройство 8 воспроизведения дополнительной силы может быть выполнено на основе центростремительной силы, силы инерции, электромагнитной силы и т.д, В устройстве 8 закреплено 25 пьезокерамическое кольцо 9, а на внешней окружности кольца 9 размещено металлическое кольцо 10.

Способ измерения реализуется следующим образом. 30

Перед началом измерений включается устройство воспроизведения дополнительной силы Л F(t), При этом пьезокерамическое кольцо 9 совершает колебание вместе 35 с металлическим кольцом 10 вверх и вниз и задает переменную силу через устройство 8 силопередающим плитам 5 и 6. Значение переменной силы

Л F (t) = А оР и в1пв т — д аР m в и оэ т, а амплитудное значение равно

ЛF = АоУ,и — доР m, где А — амплитуда колебаний металлического кольца 10; м- угловая частота колебаний металли- 45 ческого кольца 10;

p — масса металлического кольца 10 и части пьезокерамического кольца 9;

t — время; д — перемещение стержня 8;

m — масса устройства 8 и части пьезокерамического кольца 9.

После приложения измеряе лой силы F к силопередающей плите 4 упругие элементы 1 и 2 деформируются соответственно на

Х1, Хг. При этом F=C1X1=C2X2, где С1 жесткость упругого элемента 1: Сг — жесткость упругого элемента 2, Кроме измеряемой силы F на упругие элементы 1 и 2 будет действовать дополнительная сила Л F(t), F ЛГ(t) =с1х! д(С + Сг) =

= сгхг —" д (c1 + сг) Иэ (1) получаем

AF(t) =д(С1 +С2) (2) (3) F = С1Х1 = СгХ2

Г= Л F(t)

Х1 Хг (х1+ хг) (4)

В правой части выражения (4) все величины могут быть измерены, что дает воэможность определить силу Г.

Максимальные значения величин Х1, Хг, А и д могут быть измерены с помощью серийно выпускаемых приборов, которые преобразовывают деформации в электрический сигнал, Вместо упругих элементов 1 и 2 могут быть также применены динамометры с электрически л выходо л, например тепзорезисторные.

При действии измеряемой F силы и дополнительной Л F(t) будем иметь

F + A F (!) = F Г Л Г! (t) + A F2 {t)j = — 1 1 (Л! 1К! + Л 2К2 ) — V2K2— (ЛЮ К1 + Л! 2 К2 ), (5) где ЛГ! (t) — сила, приложенная к динамометру 1;

AF2(t) — сила, приложенная к динамометру 2, V1, Чг — выходные сигналы с учетом выходного сигнала при отсутствии нагрузки Г;

AF(t) — соответствен но до пол нител ьная сила динамометров 1 и 2;

К! и K2 — коэффициенты преобразований динамо летров 1 и 2;

AV1, AV2 — лаксимальные значения выходных сигналов динамометров 1 и 2 от дополнительной силы.

В выражении (5) неизвестны F, K1, Кг

Иэ (5) получаем

F=V1К1=V2K2, (6) Л F(t) = Л F1(t) + Л F2{t) =

= A»K1+ AV2K2. (7)

Так как динамометры 1 и 2 имеют разную жесткость и разные коэффициенты преобразования, то выходные сигналы AV1 иЛЧг имеют разные значения.

Тогда выражение (4) запишется в виде

1б>22762 измерение силы ди> ами еском ре.киме.

С> о р м у л .-. и з о б р Г т е н,> Я

Способ.1змерен я силы зак, очающийся в том, >1,> у» руг,lo заел>е >ть, .>агру>каlOГ ИЗЛ>Е> ЯЕМОй СИ. Ой, О >РЕДЕ, Я>От 1Х

С>1; I>P>>W OT ЗЛ1ЕРЯЕМО, СИ >., >ДГ Ю: И ИЗмеряют д пол„; тельные дс-, -..>л > ци.- уп;>УГИХ ЗГЕМЕН ОВ О т Л И Ч а Io I >И и С 0, > .М, что, с целью уп,>ощения г>роцесг,> изл е. е. ния, повышения точности и обе.пелен,я

Составит "r.ь В Годзиковский

Редакгор Е.Дормидонтова Техред Э.Цапл>ок Корректор Л.Алексеенко

Заказ 146/П1 Ти г. аж Подписное

ВНИИПИ Государственчого ком.>теа го изобрете >иям и открытиям при ГКНТ СССР

11 3035 Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательгк1. комбинат "Пате> т", г Ужгород, ул.Гагарина, 101

V1 V2

h VIV2 + A V2 V где V1, V2 — выходные сигналы дин,>мометров с учетом сигнал» при о гс.утст»и>1 <>3FF ÷зки. мкВ; !

;VI Л V2 амплитуда вы.<одных с>1гна

RoB динамометро от дсполнитель> ой =или, чкБ.

Изобрете> ие г s> ол.«ег > сключить предваритс. ьную;,заду,>рпвку упру> их элементов, что упрощает измере>"..е, повысить за счет этого то >н.>сть и обе -.печить динамических измерении, п ред> аригельно

20 соединяют у»оу ие элементы между гобой в последо ательну о силовую цепь зада OT деформацию, приложенну>о к месту соединения упругих знамен гов дополните >ьной изваст>;ой силой, иэл1е> яющейся по гармоническому

25 а о «у а знэче:>ие Г изл>еряемсй силы определяют из сîî1ношения

Х1 Х2

F =Лl= (, гдеЛ Е вЂ” амплитуда дог>олнител ной изве .Тной сиГы, измеl>яloв ейсI> по гармсническому закону,Н;

Х; -деформация перво> о упругого злеме>гта под действиел> измеряеMOÉ Ol4r> I > I Kм

35 Х; — r,ефорл>ация второго упругого эле ме> т: I>од действием измеряемой сил ы. м км, д- амплитуда дополнительной дефорл:ации у>;ругих элементов, мкм.