Устройство для измерения упругих характеристик пружины сжатия

 

Изобретение относится к области измерения силовых характеристик узлов и деталей . Целью изобретения является повышение точности, производительности измерения. Измеряемая пружина 2 устанавливается на опору 1. Шток 9 перемещается электродвигателем 6 по команде блока 11 управления. Блок 14 регистрации отслеживает перемещение штока 9. При сжатии пружины 2 на определенную величину блок 11 управления включает блок 28 регистрации усилия, который производит замер усилия пружины 2 в данном положении, и т.д. до поступления сигнала с датчйка 12 конечного положения. Блок 11 управления дает команду на реверс, и шток 9 начинает подниматься. На блоке 35 отображения информации индицируется информация характеристики пружины 2. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G01 L 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738538/10 (22) 18.09.89 (46) 07.09.91. Бюл. ЬВ 33 (71) Куйбышевское производственное объединение "Завод им. Масленникова" (72) В.И. Королев, А.Г. Масталерж и С.К. Морозов (53) 531.781(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1016700, кл. G Oi 1 1/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

hh 805083, кл. G 01! 1/04, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРУЖИН СЖАТИЯ. (57) Изобретение относится к области измерения силовых характеристик узлов и деталей. Целью изобретения является

„„ „„1675691 А1 повышение точности, производительности измерения. Измеряемая пружина 2 устанавливается на опору 1, Шток 9 перемещается электродвигателем 6 по команде блока 11 управления. Блок 14 регистрации отслеживает перемещение штока 9. При сжатии пружины 2 на определенную величину блок 11 управления включает блок 28 регистрации усилия, который производит замер усилия пружины 2 в данном положении, и т.д. до поступления сигнала с датчика Л2 конечного положения; Блок 11 управления дает команду на реверс, и шток 9 начинает подниматься. На блоке 35 отображения информации индицируется информация характеристики пружины 2.

1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1675691

К =

FI э F I 1 эт

NI — К!-1

Изобретение относится к измерению силовых характеристик изделий, узлов и деталей.

Целью изобретения является повышение точности, производительности измерения путем учета нелинейности измерительного тракта, На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2-8 — структурные схемы отдельных блоков, Устройство содержит опору 1, перемещающуюся вниз-вверх, пружину 2, установленную на опоре 1, датчик 3 усилия, жестко закрепленный на основании Л, электроме, ханический нагружэтель 5, обеспечиваю." щий сжатие пружин 2, состоит из электродвигателя 6 постоянного тока, вала

7, который через преобразователь 8 вращательного движения в поступательное связан с выходным штоком 9, воздействующим на пружину 2, а также датчик 10 исходного положения электромеханического нагружателя 5, обеспечивак щего выдачу сигнала в блок 11 управления при нахождении штока

9 электромеханического нагружателя 5 в крайнем верхнем положении, выполненного на основе микропереключателя, датчик

12 конечного положения электромеханического нагружателя 5, который выдает сигнал

s блок управления 11 при нахождении штока 9 электромеханического нагружателя 5 в крайнем нижнем положении, выполненный на основе микропереключателя. Датчик 13 . перемещения электромеханического нагружателя 5 обеспечивает выдачу сигналов в блок 14 регистрации деформации, пропорциональных перемещению штока 9, и выполнен на основе оптико-электронного датчика типа BE-178, и связан с валом 7 электродвигателя 6, Блок 11 управления обеспечивает работу всего устройства по заданной программе (фиг. 2), состоит иэ микро-ЭВМ 15, ПЗУ 16 и блока силовых ключей 17.

Блок 14 регистрации деформации (фиг. 3), который определяет текущее значение высоты сжимаемой пружины по сигналам с датчика 13 перемещений и исходных данных, состоит из микропроцессора 18, предназначенного для общего управления блоком и обработки информации, ПЗУ 19 для хранения программ управления и обработки информации, ОЗ" 20 для для проведения расчетов и промежуточного хранения информации устройства 21 ввода-вывода, предназначенного для обмена сигналами с блоком 11 и передачи информации в блок 22 памяти, реверсивного счетчика 32 для обработки информации с датчика 13 перемещений и ввода ее в микропроцессор 18.

Блок 14 работает по следующему алгоритму, На основании текущих значений перемещения штока 9 с датчика 13 микропроцессор определяет текущее значение расстояния от штока 9 до опоры 1 по формуле

LI=-Lconst х К1, ГдЕ Lcons1 — раССтсяНИЕ От ОПОРЫ 1 дО ШтОКа

9 при нахождении его в исходном положении (значения 4;О»< хранятся в ПЗУ 22);

К вЂ” коэффициент связи между относительными единицами и метрическими, Как только LI станет равным значению высоты пружины в свободном состоянии

Lnp.o хранящемся в ПЗУ 19, микропроцессор 18 начинает передавать через устройство 21 ввода-вывода в блок 22 памяти текущее значение L, начиная с LI+1, которые уже являются текущими значениями высоты сжимаемой пРУжины Lnp1. ПогРешность определения величины сжимаемой пружины за счет перемещения опоры 1 несущественна, так как сжатие пьезоэлемента датчика 3 на всем рабочем диапазоне измеряемых усилий незначительно.

Блок 23 коррекции обеспечивает тарировку измерительного тракта усилия, включающего в себя опору 1, датчик 3 усилия и основание 4, и расчет коэффициентов коррекции, обеспечивающих учет нелинейности измерительного тракта и перевод относительных единиц измерения усилия в единицы силы. Блок 23 (фиг, 6) содержит микро-3ВМ 24 для управления работой блока и обработки информации, ПЗУ 25 для хранения программы управления и обработки, ОЗУ !6 для проведения расчетов и промежуточного хранения информации, преобразователь 27 частота-код для преоб-. разования информации об усилии иэ частоты следования импульсов в цифровой код и подачи ее в микро-ЭВМ 24.

Расчет коэффициентов коррекции производится следующим образом. На опору 1 последовательно устанавливаются эталонные грузы, создающие усилия от 0 до FMBKc с заданным шагом hF ". Преобразователь

27 принимает информацию с датчика 3, преобразует ее и передает в виде числа Ц" в микроЭВМ 24, которая записывает данные значения в ОЗУ 26. После приема и записи всей информации об эталонных грузах ЭВМ

24 производит расчет коэффициентов связи между относительными единицами и единицами силы

1675691 где Fi" и Еь1" — соответственно значения усилия, создаваемого грузами в единицах силы (хранятся в ПЗУ 27).

Микро-ЭВМ 24 производит кусочно-линейную аппроксимацию характеристики

F T-f(N"), что иллюстрируется на фиг. 4.

Значения Ni" и К передаются микро-3ВМ

24 в блок 28 регистрации усилий, где они и хранятся до следующей тарировки.

Блок 28 регистрации усилий обеспечивает определение усилия сжимаемой пружины по информации с датчика 3 усилия и с использованием коэффициентов коррекции Кь

Блок 28 (фиг, 7) включает микропроцессор 29 для управления работой блока и обработки информации, ПЗУ 30 для хранения программ управления и обработки информации, ОЗУ 31 для проведения расчетов и промежуточного хранения информации, преобразователь 32 частота-код для преобразования информации об усилии пружины из частоты следования импульсов в цифровой код и подачи в микропроцессор 29, параллельный онтерфейс 33 для обмена информацией с микропроцессора 29 с внешними блоками.

Блок 28 работает следующим образом.

Информация с датчика 3 усилия поступает-на вход преобразователя 32, который выдает ее в виде числа Nj в блок 29. Последний определяет требуемый коэффициент К по следующему алгоритму: если йь1" <

< Nj < и ", то К = Кь

После этого микропроцессор 29 рассчитывает усилие пружины по формуле

Fnpj=Nj К и передает в блок 22 памяти.

Значения N " и К хранятся в ОЗУ 31.

Блок 22 памяти (фиг. 8), который обеспечивает хранение информации о величине дефоРмации пРУжины Lnp.) и соответствУющих значениях ее усилия Fnp j, состоит из блока мультиплексора 34 для приема информации с внешних блоков, ОЗУ 34 (тип

КР537РУ10) для хранения информации об деформации и усилии пружины (Lnp.j; Fnp.)).

Блок 22 памяти работает следующим образом, По команде из блока 11 управления происходит либо запись в ОЗУ 34 информации с блоком 14 и 23 через мультиплексор 34, либо считывание информации в блок 35.

Работа устройства в целом происходит следующим образом, Перед началом измерения характеристик пружин производится тарировка измерительного тракта путем нагружения эталонными грузами, в процессе которой по сигналу с микро-3ВМ 15 блока 11 блок 23 коррекции рассчитывает коэффициенты коррекции К и заносит в ОЗУ 31 блока 28, После этого измеряемая пружина 2 устанавливается на опору 1 (шток 9 находится в исходном верхнем положении) и дается команда в блок 11 управления на пуск устройства. По сигналу иэ микро-ЭВМ 15 через силовые ключи 17 включается электродвигатель 6 и шток 9 начинает перемещаться вниз до конечного нижнего положения, которое определяется микро-3ВМ 15 по сигналу с

10 датчика 12, В процессе опускания штока 9 блок 14 регистрации, включенный по сигналу с блока 11, производит отслеживание перемещения штока 9. Как только 4 станет

< пр.о т.е. начинается сжатие пружины 2, блок 14 выдает сигнал в блок 11. По этому сигналу блок 11 включает блок 28. Последний принимает информацию с датчика 3 усилия, преобразует ее в требуемую форму

Nj и производит расчет усилия деформируе15

20 мой пружины с учетом коэффициентов коррекции Ki и значений Иь хранящихся.в ОЗУ

32, по формуле Fnpj= Nj; Кь Значения деформации и усилия поступают в ОЗУ 34 блока 22.

При сжатии пружины на Л! блок14снова выдает сигнал в блок 11. Последний включает блок 28, который производит замер усилия пружины уже в данном положении.

И т.д, до поступления сигнала с датчика 12 в блок управления 11. Микро-ЭВМ 15 включает блоки 14 и 28 и дает команду электро25

30 двигателю 6 через силовые ключи 17 на исходного положения, по сигналу с которого блок 11 управления выключает электродвигатель 6. Цикл измерения закончен. Пользователь имеет возможность запросить с блока 35 отображения информации путем нажатия соответствующих кнопок информацию о характеристиках измеренной пружины через блок 11 управления, Последний

40 даст необходимую команду в ОЗУ 34 на вы45

50 дачу хранящихся характеристик пружины.

Информация о характеристиках пружины хранится в ОЗУ 34 до следующего цикла измерений, в процессе которого она заменяется информацией о следующей измеряемой пружине, Использование изобретения позволяет повысить производительность измерений, улучшает качество измерений эа счет учета нелинейности измерительного тракта и вве55 дения коррекции, и автоматической регистрации измеряемых параметров.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения упругих характеристик пружин сжатия, содержащее реверс, после чего шток 9 начинает подни35 маться вверх до срабатывания датчика 10

1675691 опору, блок отображения информации, датчик усилия, соединенный с блоком регистрации усилия, электромеханический нагружатель, соединенный с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом блока регистрации деформации, первый выход которого соединен с первым входом блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, производительности измерения, оно снабжено датчиком исходного положения, датчиком конечного положения и датчиком перемещения, блоком коррекции и блоком. памяти, причем датчик исходного положения; датчик конечного положения и датчик перемещения своими входами связаны с электромеханическим нагружателем, а выходами — соответственно с вторым и третьим входами блока управления, и с вторым входом блока регистрации деформации, выход которого последовательно соединен с блоком памяти, блоком отображения информации и с четвертым входом блока управления, третий выход которого соединен

5 с вторым входом блока памяти, третий вход которого подключен к выходу блока регистрации усилия, второй вход которого последовательно соединен с входом блока коррекции и с четвертым выходом блока уп10 равления, пятый выход которого соединен с третьим входом блока регистрации усилия, первый вход которого соединен с первым входом блока коррекции.

15 2, Устройство по и. 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что электромеханический нагружатель выполнен из электродвигателя постоянного тока, вал которого через преобразователь вращательного движения

20 в поступательное связан с выходным штоком.

1675691

Угара

Ис.адное лоложеиие Я/0

l р Я/71 г-1 тЯ/77 г

% г

Д/Г5

1675691

/Г 7

&ж памети

Составитель Н. Ланьков

Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Редактор М. Я икович

Заказ 2994 Тираж 337 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101