Силоизмерительное устройство
Сущность изобретения: устройство содержит три силоизмерительных датчика (4), которые через шарниры (5) связаны с силопередающей плитой (1). Три дополнительных силоизмерительных датчика (6) связаны с силопередающей плитой (1) через переходные шарниры в виде подпружиненных штоков (7). Силоизмерительные датчики (4) установлены относительно силопередающей плиты (1) на заданном расстоянии. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1789884 А1 (s»s G 01 (1/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДETEJlbCTBY
gJГ,7 (21) 4851397/10 (22) 11.05.90 (46) 23.01.93. Бюл. N 3 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) B.Â.Êðûëoâ и Е.В.Матвеев (56) Патент США N 3221534,,кл. 73 — 65, 1965, Авторское свидетельство СССР
N 1298558, кл. G 01 М 1/12, 1985. (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Сущность изобретения: устройство содержит три силоизмерительных датчика (4), которые через шарниры (5) связаны с силопередающей плитой (1). Три дополнительн ых силоизмерител ьных датчика (6) связан ы с силопередающей плитой (1) через переходные шарниры в виде подпружиненных штоков (7). Силоизмерительные датчики (4) установлены относительно силопередающей плиты (1) на заданном расстоянии. 2 ил. 3 !
1789884
30
Изобретение относится к машиностроению, Известна силоизмерительная опора. входящая в устройство для определения массы и координат центра масс изделия (1).
Недостатком ойоры является сравнительно низкая надежность, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является силоизмерительное устройСтво, содержащее переходную плиту с грузоприемным шарниром, установленныее под плитой на основании три силоизмерительных датчика, взаимодействующих с плитой через передающие шарниры (2). Недостатком устройства является сравнительно узкий диапазон измерений и невысокая т,оч н ость.
Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее размещенные на основании три силоизмерительных датчика, шарнирно связанные через силопередающую плиту с силовоспринимающим элементом, введены три дополнительных силоизмерительных датчика с переходными шарнирами, выполненными в виде подпру>киненных штоков, связанных с силопередающей плитой, при этом силоизмерительные датчики установлены относительно силопередающей плиты на заданном расстоянии
Х, выбранном из условия б<Х< Z — Y, где б — величина номинальной деформации силоизмерительных датчиков;
Z — величина максимальной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков;
Y — величина предварительной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков, выбранная из условия
Y На фиг.1 дана схема устройства; на фиг,2 — графическая иллюстрация повышения точности и расширения диапазона измерений при использовании изобретения, Силоизмерительное устройство содер>кит силопередающую плиту 1 с силовосп ринимающим элементом 2, установленные под плитой 1 на основании 3 три силоизмерительных датчика 4, взаимодействующих с плитой через шарниры 5. На основании 3 под силопередающей плитой 1 установлены три дополнительных силоизмерительных датчика 6, взаимодействующих с плитой 1 через переходные шарниры в виде подпружиненных штоков 7. Между основными датчиками 4 и силопередающей плитой 1 установлен начальный гарантированный зазор Х. Штоки 7 удерживаются от выпадания из отверстий 8 гайками 9 и подпружиниваются пружинами 10. Силоизмерительное устройство работает следующим образом, Измеряемое усилие 0 прикладывается к силовоспринимающему элементу 2, Для примера рассмотрим случай, когда все силоизмерительные датчики одной категории точности 0,1% с номинальной нагрузкой 10 т каждый, Следовательно, номинальная нагрузка P на дополнительные датчики равна Р = Р1д+ Ргд+ Рзд = 10 т+ 10 т+ 10 т = =30 т,. Номинальная нагрузка на основные датчики равна: Pp = Р10+ Р20+ РЗО = 10 т+ 10 т+ 10 т = =30 т. Номинальная нагрузка Р>.. на силоизмерительное устройство равна сумме номинальных нагрузок на все датчики: . Р = Р+ Pa= 60ò, Для построения градуировочной характеристики погрешности измерения силоизмерительного устройства рассмотрим изменение прикладываемого усилия 0 на него от 10 т до 60 т. До тех пор, пока усилие Q меньше номинальной нагрузки Р дополнительных датчиков, будет оставаться зазор Х между основными датчиками 4 и плитой. При этом усилия будут восприниматься только дополнительными датчиками. Суммарная абсолютная погрешность измерений для трех датчиков категории точности 0,1% с номинальной нагрузкой 10 т будет равна Л= P 0,1% = 30 т 0,1% = 30 кг При этом относительная погрешность измерений, рассчитанная по формуле Л б= - для измеряемых усилий 10 т, 20 т, 30 т будет равна, соответственно, 30 кг б)о = = 0,3% 10т При увеличении нагрузки Q зазор X будет уменьшаться и при Q = P = 30 т станет равным нулю. Дальнейшего сжатия пружин 10 происходить практически не будет, так как жесткость на сжатие пружин намного меньше жесткости основных силоизмерительных датчиков, которые и будут воспринимать все усилие, превышающее 30 т, которое через пружины воспринимается до1789884 полнительными датчиками. Таким образом, начиная с измеряемого усилия 30 т измерение будет производиться с помощью всех шести датчиков. Абсолютная погрешность измерений будет равна Л = Р = Р 0,1 = 60 т 0,1 = 60 кг Вычислим относительную погрешность измерений для усилий 30 т, 40 т, 50 т, 60 т. бы= 50 =0,125о Для сравнения построим градуировочную характеристику погрешностей измерения усилия Q с помощью прототипа, В качестве трех силоизмерительных датчиков в прототипе необходимо использовать датчики с номинальной нагрузкой 20т для того, чтобы получить номинальную нагрузку Рпр= = 60 т. При категории точности также 0,1 о абсолютная погрешность измерений прототипа будет равна: A = Рпр 0,1 /о = 60 т 0,1 /о = 60 кг. Рассчитаем относительную погрешность измерений с помощью прототипа усилий 10, 20, 30, 40, 50 и 60 т б10 = 0,6 /о 6zp = 0,3/ бзо = 0,2/о б4о = 0,15/о 6gp = 0,125/о био = 0,1/ На фиг,2 приведены градуировочные характеристики погрешностей измерения с помощью силоизмерительного устройства Формула изобретения Силоизмерительное устройство, содержащее размещенные на основании три силоизмерительных датчика, шарнирно связанные через силопередающую плиту с силовоспринимающим элементом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены три дополнительных силоизмерительных датчика с переходными шарнирами, выполненными в виде подпружиненных штоков, связанных с силопередающей плитой, при этом силоизмерительные 40 (сплошная линия) и с помощью прототипа (штрих-пунктирная линия). Силоизмерительное устройство по сравнению с прототипом позволяет более точно измерять усилие на нижней границе интервала измеряемых нагрузок. Для рассмотренного примера при измерениях усилий менее 30 т погрешность измерений настоящего изобретения B два раза меньше, чем у прототипа, С другой стороны оно позволяет расширить диапазон измеряемых нагрузок. Как видно из графика, например с погрешностью не хуже 0,2/о, прототип позволяет производить в диапазоне от 30 т до 60 т, в то время как настоящее устройство позволяет производить измерения с погрешностью не хуже 0,2 в интервале от 15 т до 60 т, т,е. нижний предел измерений с заданной точностью уменьшается в два раза. Таким образом, применение дополнительных силоизмерительных датчиков 6, взаимодействующих с плитой 1 через переходные шарниры 7, выполненные в виде подпружиненных штоков, и установка силоизмерительных датчиков относительно си лопередающей плиты на заданном расстоянии Х, выбранном из условия б<Х<2 — Y, где б — величина номинальной деформации силоизмерительных датчиков; Z — величина максимальной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков; Y — величина предварительной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков, выбранная из условия Y Х, выбранном из условия б 2 — величина максимальной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков; Y — величина предварительной деформации пружин штоков дополнительных силоизмерительных датчиков, выбранная из условия Y 1789884 03, 0< .Редактор Т.Иванова Заказ 345 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС НТ ССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 06 05,".. Составитель А.Кулакова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Гунько
