Многокомпонентное силоизмерительное устройство

 

Сущность изоЬретения: устройство содержит соосные силоприемное 1 и промежуточное 3 и кольцевое опорное 4 жесткие основания, последовательно соединенные продольными 5 и поперечными упругими элементами с тензопреобразователями. Промежуточное основание 3 выполнено равным по наружномув диаметру опорномув основанию 4 и размещено по одну сторону от продольных и поперечных упругих элементов, а силоприемное 1 и опорное 4 основания -по другую. Поперечные упругие элементы выполнены в виде трубчатого корпуса 6, в котором размещены продольные упругие элементы 5 с поперечными упругими перемычками 7, образованными фигурными вырезами 8 в стенках и продольными жесткими балками 9 в промежутках между перемычками с выступами над торцевыми поверхностями перемычек различными по высоте. Выступы продольных жестких балок 9 меньшей высоты выполнены с возможностью ее регулирования. Продольные упругие элементы 5 выполнены в виде восьмигранной балки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил И С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 1 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860277/10 (22) 16.08.90 (46) 07.09.92 . Бюл. ¹ 33 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) В. П. Барышев, В. И. Лагутин и Ю. И. Радченко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1015318, кл. G 01 L 1/22, G 01 1 5/16, 1981, Авторское свидетельство СССР № 344313, кл. 6 01 М 9/00, 6 01 L5/16, 1970. (54) МНОГОКОМПОНЕНТНОЕ СИЛОИЗМЕРИТЕЛ НОЕ УСТРОЙСТВО (57) Сущность изобретения: устройство содержит соосные силоприемное 1 и промежуточное 3 и кольцевое опорное 4 жесткие основания, последовательно соединенные продольными 5 и поперечными упругими элементами с тензопреобразователями.

Предложение относится к области измерительной техники, в частности к многокомпонентным силоизмерительным устройствам, основанным на измерении деформаций упругих элементов, Известны многокомпонентные силоизмерительные устройства, содержащие соосные силоприемное и промежуточное и кольцевое опорное жесткие основания, последовательно соединенные посредством продольных и поперечных (крестообразно расположенных) упругих элементов, несущих тензопреобразователи.

Общим недостатком известных устройств (в том числе и устройства-прототипа) является сравнительно невысокая точность измерения продольной компоненты силы, вследствие конструктивных особенностей поперечных, крестообразно ориентирован. Ы, 1760405 А1

Промежуточное основание 3 выполнено равным по наружномув диаметру опорномув основанию 4 и размещено по одну сторону от продольных и поперечных упругих элементов, а силоприемное 1 и опорное 4 основания — по другую. Поперечные упругие элементы выполнены в виде трубчатого корпуса 6, в котором размещены продольные упругие элементы 5 с поперечными упругими перемычками 7, образованными фигурными вырезами 8 в стенках и продольными жесткими балками 9 в промежутках между перемычками с выступами над торцевыми поверхностями перемычек различными по высоте. Выступы продольных жестких балок

9 меньшей высоты выполнены с возможностью ее регулирования. Продольные упругие элементы 5 выполнены в виде восьмигранной балки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил, ных упругих элементов, из-за отсутствия защиты от продольных перегрузок, что огра ничивает область его применения. Вместе с тем, необходимость такой защиты часто возникает, например, в практических задачах экспериментальной аэродинамики, когда при формировании режима нагружения перегрузки могут достигать 3-5 раз от номинальных значений, Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения влияния перегрузок поперечных упругих элементов.

Эта цель достигается тем, что в многокомпонентном силоизмерительном устройстве, содержащем соосные силоприемное и промежуточное и кольцевое опорное жесткие основания, последовательно соединен ные продольными и поперечными упругими! !

4 С)

С)

Ql

> — З

1760405 элементами с размещенными на них тен- выступов — ограничителей деформации эти зопреобразователями, промежувточное ос- выступы выполнены регулируемой высоты нование выполнено равным по внешнему {например. засчет использования регулиродиаметру опорному основанию и размеще- вочных винтов 10). Продольный упругий элено по одну сторону от поперечных и про- 5 мент 5 выполнен в виде балки (в частности, дольных упругих элементов, а восьмигранной балки), и размещен в полосилоприемное и кольцевое опорное основа- сти трубчатого корпуса 6 поперечного упруние — по другую, поперечные упругие эле- гого элемента. На поперечных упругих менты выполнены в виде корпусатрубчатой перемычках 7 и гранях балки продольного формы с поперечными упругими перемыч- 10 упругого элемента 5 размещены тензопреками и продольными жесткими балками в образователи R, электрически соединенпромежутках между упомянутыми пере- ные в мостовые схемы выделения мычками, при этом продольные жесткие компонентсилы: Х вЂ” продольной, Y — вертибалки выполнены с выступами над торцевы- кальной, Z — боковой и моментов: Мх — круми поверхностями перемычек по высоте, а 15 тящего, МУ и М вЂ” изгибающих {в продольные упругие элементы размещены соответствии с указанной на фиг. 1 систев корпусе трубчатой формы, При этом высту- мой координат). пы продольных жестких балок меньшей вы- Работа силоизмерител ьного устройства соты выполнены регулируемой высоты, а осуществляется следующим образом, продольные упругие элементы — в виде 20 При приложении к силовводящему освосьмигранной балки, нованию 1 пространственно ориентированСущество предложения поясняется ной нагрузки происходит деформация фиг. 1-9, на которых представлен общий вид продольного и поперечного упругих элеменустройства (фиг. 1), его виды и сечения (фиг. тов, при этом продольная сила X вызывает

2 и 3) и элкектрические схемы соединения 25 растяжение продольного и изгиб поперечтензопреобразователей (фиг. 4-9). ного упругих элементов. В силу особенноМногокомпонентное силоизмеритель- стей расположения и схемы соединения ное устройство содержит жесткие соосные, тензопреобразователей Ri на силу X реагиориентированные по продольной оси, си- рует только мостовая схема„ показаная на лоприемное основание 1 (выполненное, на- 30 фиг. 4, в измерительной диагонали которой пример, в виде проушины со сферическим формируется сигнал, пропорциональный шарниром 2 для соединения с контролируе- этой силе, мым объектом), промежуточное основание 3 Соответственно, на поперечные силы Y и кольцевое опорное основание 4 (посред- и Z реагируют мостовые схемы (фиг. 5 и 6), ством которого силоизмерительное устрой- 35 формирующие пропорциональные величиство прикрепляется к базе), которые .нам этих нагрузок электрические сигналы. последовательно через упругие элементы — Воздействие изгибающих моментов Му и Mz продольный 5 и поперечный — соединены . вызывает преимущественную реакцию мосдругсдругом. Поперечныйупругий элемент товых схем (фиг, 8 и 9), при этом осевая выполнен s виде трубчатого корпуса 6 с 40 симметрия поперечного упругого элемента, поперечными упругими. перемычками 7, принцип интегрирования, осуществленный образованными фигурными вырезами 8 в в его электрической схеме, а также близость

его стенках и продольными жесткими бал- его центра жесткости к точке приложения ками 9 в промежутках между перемычками, нагрузки (т.е, относительная малость веливыступающими над их торцевыми поверх- 45 чины изгибающих моментов) обеспечивают ностями и различающимися по высоте для, высокую защищенность (т.е. избирательпоочередного (с каждой стороны корпуса) ность) поперечного элемента от воздейстсоединения одним концом балки с проме- вия других компонент нагрузки. Крутящий жуточным 3 или опорным 4 основанием или момент Мх вызывает скручивание балки для взаимодействия другим концом балки с 50 продольного упругого элемента, на касапромежуточным или опорным основанием тельные напряжения от которого реагирует при максимально допустимой величине мостовая схема(фиг,7), выдавая электричепродольной силы Х. Таким образом, высту- ский сигнал, пропорциональный величине пающая над плоскостью упругих перемычек Мх. В случае снабжения силоприемного ос7 часть продольных балок 9 имеет высоту h 55 нования сферическим шарниром (2), моменв случае соединения с промежуточным или ты Мх, Му и М через этот шарнир не опорным основанием или высоту h Л-(где Л- — передаются (в пределах углов поворота, допродольнаядеформацияпоперечногоупру- пускаемых шарниром). В этом случае устгогоэлемента при допустимом значении си- ройство реагирует на компоненты X, Y, Z лы Х), Для более точной подгонки высоты при известной, фиксированной на оси шар1760405 нира точке приложения нагрузки. В этом случае отпадает потребность в тензопреобразователях R 21 — R24, а балка 5 может быть сделана прямоугольного сечения, При перегрузках по продольной оси (т.е. 5 величинах силы Х, превышающих допустимые значения), изгиб поперечных упругих перемычек 7 сверхув допустимой величины

Л-ограничивают выступы, выполненные с высотой h — Л-, а регулировка этой высоты h 10

- Л- может быть осуществлена винтами 10.

Конструктивные особенности предложенного технического решения обеспечивают ему ряд полезных свойств, по сравнению с базовым обьектом-прототи- 15 пом I2): повышенную точность измерений (главным образом, за счет высокой избирательности поперечного упругого элемента для измерения продольной силы Х в силу пол- 20 ной реализации принципов симметрии и интегрирования, а также путем приближения места приложения сил, т.е. силовводящего основания, к центру жесткости поперечного упругого элемента, который находится в 25 средней части этого элемента); расширенную область применения эа счет исключения влияния перегрузок поперечных элементов: что также позволяет. повысить точность измерений при выборе 30 средств измерений, точна соответствующего номинальному уровню нагрузок. В качестве примера можно привести возможность использования разработанного устройства в качестве аэродинамических весов при ис- 35 пытаниях парашютных систем в баллистических трассах (при этом в момент разгона снаряда продольные перегрузки могут значительно превосходить уровень номинальных значений продольной силы Х); в 40 качестве другого примера можно указать на возможность использования разработанного устройства при измерениях динамики подъема груза на крюке грузоподьемного механизма.

Формула изобретения

1. Многокомпонентное силоиэмерительное устройство, содержащее соосные силоприемное и промежуточное и кольцевое опорное жесткие основания, последовательно соединенные продольными и поперечными упругими элементами с размещенными на них тензопреобразователями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения влияния перегрузок поперечных упругих элементов, промежуточное основание выполнено равным по наружномув диаметру опорному основанию и размещено по одну сторону от продольных и поперечных упругих элементов, а силоприемное и кольцевое опорное основания — по другую, поперечные упругие элементы выполнены в виде корпуса трубчатой формы с поперечными упругими перемычками и продольными жесткими балками s промежутках между упомянутыми перемычками, при этом продольные жесткие балки выполнены с выступами над торцевыми поверхностями перемычек различными по высоте, а продольные упругие элементы размещены в корпусе трубчатой формы, 2. Устройство по п.1, отл ича ю щеес я тем, что выступы продольных жестких балок меньшей высоты выполнены с воэможностью ее регулирования.

3. Устройство по п,1, отл ича ю щеес я тем, что продольные упругие элементы выполнены в виде восьмигранной балки.

1760405

1760405

Составитель В.Лагутин

Техред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко

Редактор

Заказ 3181 Тираж Подписное

ВХИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКХТ СССР

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

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