Преобразователь линейных перемещений

 

Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам для измерения линейных перемещений. Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Поставленная цель достигается тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым под острым углом к оси, а подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф , равный 60-98°, оси изогнутого штыря механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости, являющейся плоскостью симметрии призмы , а плоскость, проходящая через ребра призмы, перпендикулярна оси измерительного наконечника. При этом ось штыря механотрона может быть прямолинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соответствии с требуемым законом преобразования . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s 6 01 В 5/02, 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910553/28 (22) 11,02.91 (46) 23,02.93, Бюл. ¹ 7 (71) Объединение "Московский электроламповый завод" и Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей (72) Г,С.Берлин, А,М,Ростовцев, Ю.Ц.Куников и А.И.Трифонов (56) Авторское свидетельство СССР

¹848967,,кл. G 01 В 5/02, 1979. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам для измерения линейных перемещений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Поставленная цель

Изобретение относится к технике линейных измерений, а именно к средствам для измерения линейных перемещений, имеющих выход в виде электрического сигнала.

Известны широкодиапазонные измерительные преобразователи линейных перемещений, содержащие корпус, подвижное звено с клиновой передачей и узкопредельный измерительный преобразователь, у которого направляющие подвижного звена выполнены коаксиальными корпусу узкопредельного первичного преобразователя, подвижное звено — e виде втулки с внутренней конической поверхностью, а узкопредельным преобразователем является механотрон.

Основным недостатком этого преобразователя являются сложность конструкции.Ы) 1796864 Al достигается тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым под острым углом к оси, а подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют. угол Ф, равный 60-980, оси изогнутого штыря механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости, являющейся плоскостью симметрии призмы, а плоскость, проходящая через ребра призмы, перпендикулярна оси измерительного наконечника. При этом ось штыря механотрона может быть прямолинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соответствии с требуемым законом преобразования. 3 ил. и пониженная точность в динамических условиях эксплуатации из-за большой массы подвижного звена.

Поставленная цель достигается тем, что штырь механотрона выполнен изогнутым, подвижное звено снабжено призмой, охватывающей штырь механотрона симметрично с двух противоположных сторон, ребра призмы, контактирующие со штырем, образуют угол Ф, равный 60 — 900, оси изогнутого штыря механотрона и измерительного наконечника лежат в одной плоскости, являющейся плоскостью симметрии призмы, а плоскость, проходящая через ребра призмы, перпендикулярна оси измерительного наконечника. При этом ось штыря механотрона может быть прямолинейной или иметь форму плоской дуги, выполненной в соот1796864 ветствии с требуемым законом преобразования.

На фиг.1 схематично изображена конструкция преобразователя; на фиг.2 — призма, вид; на фиг.3 — расчетная схема функционирования преобразователя.

Преобразователь линейных перемещений состоит из корпуса 1, подвижного звена в виде стержня 2 с измерительным наконечником 3 и призмы 4. крепежной втулки 5, жестко соединенной с корпусом 1, механотрона 6 со штырем 7 и мембраной 8, закрепленного соосно корпусу 1 в кольце втулки 5.

Штырь 7 выполнен изогнутым в плоскости наибольшей чувствительности механотрона так, что его ось с продольной осью механотрона образует угол Оо в начальном положении подвижного звена. В рабочем состоянии штырь 7 отклонен от . продольной оси механотрона на угол

О= Оо+P

При выборе угла Оо следует учитывать, что чем меньше этот угол, тем более широкий диапазон измеряемых перемещений обеспечивается преобразователем, Следует отметить, что выбирать этот угол более 10 не целесообразно, т,к. при этом существенного расширения диапазона измерений не обеспечивается. Поэтому этот угол целесообразно выбирать в диапазоне

0 — 10о, На части измерительного стержня 2, выступающей за корпус 1, установлена пружина 9, создающая вместе с силой веса подвижного звена усилие, с которым измерительный наконечник 3 воздействует на измеряемую деталь 10, базируемую на основании 11, жестко связанная с корпусом

1, Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При перемещении измерительного стержня 2, обусловленном измерением детали 10, происходит отклонение штыря 7 механотрона на угол p . Это отклонение штыря преобразуется в выходной электрический сигнал механотронной измерительной системы, Функциональная зависимость между углом Р отклонения штыря 7 от его начального положения, определяемого углом О о, и перемещением х измерительного стержня

2 может быть установлена в соответствии с фиг 3

Как видно иэ фиг.3, в треугольнике ОВЕ угол ВОŠ— прямой, а угол BED равен О, так что

ОВ - BEsin О= BE sin (О +p ) =

=Ь x sin(®+p ) . (1) С другой стороны, в треугольнике OBD прямым является угол ОПВ, а угол DOB равен Р, так что

DB = ОВ з!и p- OA

sin

cos ", sin

cos - о (2) 10 где Н вЂ” начальное расстояние ребер призмы от упругого центра мембраны 8 механотрона 6.

Из равенства левых частей выражений

15 (1) и (2) следует, что

hxsln(Oo+P )=H.

cos " o

20 или

hx(sin О. соз р +соз О tgp )=

=H tg. P . (3) Разделив левую и правую части формулы (3) íà cos P, получаем:

Л х (sin Оо + coS Оî tg P,) =

19

30 или

Лх(sin Op cos Oo +соз2 Ootgp )"

Отсюда после преобразования получаем

40. AX Sin Оо — cos Oo

tg p Н вЂ” х cos Oo или, полагая X = ЛХ, имеем

tg "x sin Oo cos Oo

Н вЂ” х соз Оо х sin О о соз О о

55 H хсоз Оо (4) Используя выражение (4), можно рассчитывать. что при угле Oо = 1 и расстоянии H призмы 4 (фиг.1) от упругого центра мембраны механотрона, равном 30 мм, Учитывая малость угла /3(Р 5 ), 50 получаем, что угол р отклонения штыря 7 механотрона 6 связан с перемещением х йзмерительного стержня 2 зависимостью

1796864

11 пределы измерения преобразователя в-38 раэ превосходит пределы измерения механотрона и могут достигать 40 мм (если в качестве механотрона испольэовать серийный механотрон типа 6МХ5С с диапазоном измерений . 1 мм).

Ребра призмы 4, контактирующие со штырем 7, образуют угол Ф = 60...90О. При угле Ф < 60 возникает опасность заклинивания штыря 7 в призме 4, а при Ф > 90 возникает неопределенность базирования штыря 7 в призме 4, т.к. начинает сказываться технологически обусловленные уводы оси штыря 7 и динамические воздействия на

Формула изобретения

Преобразователь линейных перемещений, содержащий корпус, размещенный в нем механотрон, связанный с механотроном стержень и измерительный наконечник, взаимодействующий со стержнем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения мехапреобразователь в плоскости, перпендикулярной плоскости механотрона 6.

Выше рассмотрен преобразователь, в котором ост изогнутого штыря механотрона

5 прямолинейна. Однако для расширения функциональных возможностей осьизогнутого штыря может иметь форму плоской кривой, соответствующей требуемому закона преобразования, причем зта кривая должна

10 располагаться в плоскости наибольшей чувствительности механотрона..

Расширение диапазона измерений в предлагаемом и реобразователей сочетается с простотой конструкции и сохранением

15 точности измерений в динамических условиях эксплуатации, нотрон соединен с корпусом посредством

20 мембраны, стержень расположен под острым углом к оси механотрона, преобразователь снабжен размещенной на измерительном наконечнике призмой. а оси стержня и измерительного наконечника

25 расположены в плоскости симметрии приэ1796864

4ьГ. 8

Составитель В.Матвиенко

Техред М.Моргентал; Корректор Л,Ливринец

Редактор

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

Заказ 641 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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