Устройство для регистрации максимальных ускорений

 

Устройство предназначено для использования в области измерительной техники для регистрации максимального ускорения объекта в течение заданного промежутка времени. Инерционная масса выполнена в виде постоянного магнита и установлена на ферромагнитном основании. Инерционная масса закреплена в полости немагнитного плоскодонного корпуса с возможностью фиксированного смещения в перпендикулярной основанию плоскости. Участок поверхности основания, размещенный под дном корпуса, выполнен с меньшим коэффициентом трения по сравнению с остальной поверхностью основания, снабженного направляющими прямолинейного перемещения корпуса вдоль линии действия ускорений и шкалой. Обеспечивается повышение надежности и простота конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации максимального ускорения объекта в течение заданного промежутка времени.

Известны устройства для регистрации максимальных ускорений объекта, содержащие корпус, подпружиненную сейсмическую массу и фиксатор положения массы относительно корпуса, выполненный, например, в форме шариков, размещенных в конической выточке цилиндрической массы [1].

Однако, данные устройства характеризуются сложностью конструкции и низкой надежностью за счет наличия упругих элементов и механических фиксаторов граничных положений сейсмической массы.

Известны также устройства для регистрации максимальных ускорений, содержащие установленные в разъемном корпусе инерционный элемент с заостренным выступом /бойком/ и деформируемые под действием перегрузок чувствительные элементы /мембраны/, глубина вмятин в которых зависит от максимальных значений ускорений [2, 3, 4].

Недостатком данных устройств являются сложность конструкции, требование специальной аппаратуры для измерения глубины вмятины, а также необходимость изъятия чувствительных элементов из испытываемого объекта, что не всегда возможно по конструктивным и эксплуатационным соображениям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является устройство для регистрации максимальных ускорений, содержащее набор инерционных грузов различной массы, выполненных в виде постоянных магнитов и установленных на ферромагнитном основании в продольных по отношению к ускорению каналах [5]. О максимальной величине ускорения судят по массе последнего из оторвавшихся от основания грузов, отрывающихся в порядке убывания массы.

Однако, данное устройство имеет предельно сложную конструкцию, большой вес, низкую надежность, громоздко, требует наличия дополнительных конструкций улавливателей грузов. Кроме того, за счет неизбежной погрешности измерения масс инерционных грузов устройство имеет низкую точность регистрации ускорений.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для регистрации максимальных ускорений объекта, содержащем инерционную массу, выполненную в виде постоянного магнита и установленную на ферромагнитном основании, инерционная масса закреплена в полости немагнитного плоскодонного корпуса с возможностью фиксированного смещения в перпендикулярной к основанию плоскости, а участок поверхности основания, размещенный под дном корпуса, выполнен с меньшим коэффициентом трения по сравнению с остальной поверхностью основания, снабженного направляющими прямолинейного перемещения корпуса вдоль линии действия ускорений и шкалой.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с поперечным разрезом; на фиг. 2 - вид слева на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1.

Предлагаемое устройство для регистрации максимальных ускорений объекта /на чертеже объект, ускорение которого измеряется и к которому крепится данное устройство, не показан/ содержит инерционную массу 1, выполненную в виде постоянного магнита прямоугольной призматической формы, свободно вставленного в полость 2 немагнитного и также призматического корпуса 3 с прикрепленной вверху планкой 4. Магнит 1 укреплен в корпусе 3 с помощью винта 5, ввернутого верхней резьбовой частью в резьбовое отверстие в планке 4 и свободно вставленного нижней гладкой частью в цилиндрическое отверстие в магните 1 с развальцовкой в нижней части отверстия. Таким образом, при повороте верхней части винта 5 в резьбе планки 4 нижняя часть винта 5 имеет возможность проворота в отверстии магнита 1, при этом последний имеет возможность фиксированного смещения либо в сторону углубления в полость 2, либо в сторону выхода из полости 2. Корпус 3 установлен своим плоским дном на ферромагнитном основании 6, участок 7 поверхности которого, размещенный под дном корпуса 3, выполнен с меньшим коэффициентом трения по сравнению с остальной поверхностью основания 6. При этом основание 6 снабжено направляющими 8 прямолинейного перемещения корпуса 3 вдоль линии действия ускорений, а также прикрепленной к одной из направляющих 8 шкалой 9, расстояние между двумя нулевыми отметками которой совпадает с продольным размером корпуса 3 в направлении действия ускорений. Разность коэффициентов трения поверхностей основания 6 достигнута с одной стороны полировкой участка 7 под дном корпуса 3 между направляющими 8, а с другой - абразивной обработкой с заданной шероховатостью остальной части поверхности основания 6 в зоне возможного перемещения корпуса 3 при действии ускорений. Очевидно, что данная зона состоит из двух участков между направляющими 8 слева и справа от корпуса 3, протяженностью в продольный размер корпуса 3 в направлении действия ускорений.

Регулировка устройства заключается в следующем. С помощью винта 5 поднимают /опускают/ магнит 1 в полость 2, изменяя тем самым силу притяжения корпуса 3 к основанию 6, a следовательно, и величину перемещения корпуса 3 относительно основания 6 при заданной величине ускорения. Далее, при фиксированном положении винта 5, сообщая заданные величины ускорений, определяют цену деления шкалы 9. Следует указать, что при закреплении данного устройства на немагнитном объекте с целью измерения ускорений последнего достигнутая регулировка не меняется. Если же объект ферромагнитный, то уже после закрепления предлагаемого устройства на контролируемом объекте необходимо перед проведением измерений провести точную дорегулировку.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении корпус 3 размещен /притянут/ к основанию 6 так, что левый и правый торцы корпуса 3 совпадают с нулевыми отметками шкалы 9, причем направляющие 8 ориентированы по линии измеряемых ускорений. При действии ускорений в одну из сторон корпус 3 смещается относительно основания 6, например влево, естественно при этом между дном корпуса 3 и поверхностью основания 6 возникает препятствующая смещению сила трения скольжения. При этом, так как в процессе смещения все большая площадь дна корпуса 3 будет переходить с участка 7 с меньшим коэффициентом трения на участок с большим коэффициентом трения, сила трения будет постоянно увеличиваться, и корпус 3 будет смещаться до компенсации сил инерции от действия ускорений силами трения. Очевидно, что при действии ускорений в данную сторону в течение определенного промежутка времени максимальная величина действующего ускорения будет характеризоваться крайним левым положением корпуса 3, фиксируемым по местоположению левого торца корпуса 3 на шкале 9. Если же ускорение изменит направление в течение контролируемого промежутка времени, то корпус 3 сместится вправо только в том случае, если данное ускорение по модулю имеет еще большую величину, тогда в итоге корпус 3 окажется смещенным вправо и будет зафиксирована данная максимальная величина ускорения. После измерения значение максимального ускорения фиксируется и корпус 3 смещается относительно основания 6 в исходное нулевое положение.

Очевидно, что предлагаемое устройство характеризуется предельной простотой и высокой надежностью. Здесь полностью отсутствуют упругие элементы, подвижные механические элементы и т.п., и работают только магнитные силы и силы трения. Регулировка, осуществляемая изменением зазора между магнитом 1 и ферромагнитным основанием 6, позволяет достичь заданных смещений корпуса 3 и предельно расширить диапазон измеряемых ускорений.

Авторы считают, что данное предложение реализует собой принципиально новый подход к измерению максимальных значений ускорений и может быть широко использовано для разработки устройств подобного типа.

Источники информации 1. А.с. СССР N 196383, G 01 P 15/04, опублик. 1967.

2. Даммер А., Гриффин Б. Испытание радиоэлектронной аппаратуры и материалов на воздействие климатических и механических условий. - М. - Л., Энергия, 1965, с. 332.

3. А.с. СССР N 1282015, G 01 P 15/04, опублик. 1987.

4. Патент США N 3141440, G 01 P 15/04, опублик. 1973.

5. Патент США N 2037704, G 01 P 15/04, опублик. 1973 /прототип/.

Формула изобретения

Устройство для регистрации максимальных ускорений объекта, содержащее инерционную массу, выполненную в виде постоянного магнита и установленную на ферромагнитном основании, отличающееся тем, что инерционная масса закреплена в полости немагнитного плоскодонного корпуса с возможностью фиксированного смещения в перпендикулярной к основанию плоскости, а участок поверхности основания, размещенный под дном корпуса, выполнен с меньшим коэффициентом трения по сравнению с остальной поверхностью основания, снабженного направляющими прямолинейного перемещения корпуса вдоль линии действия ускорений и шкалой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3