Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления



Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления
Способ определения массы и положения центра масс изделия и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2485466:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ТЕХНОМАШ" (RU)

Изобретения относятся к машиностроению, а именно к устройствам и способам определения координат центра масс преимущественно крупногабаритных изделий. Устройство содержит переходник для установки изделия, шарнирно соединенный с тремя опорами, две из которых снабжены силоизмерительными элементами, а третья имеет подвижную часть, выполненную с возможностью вертикального перемещения посредством привода. Также устройство снабжено датчиком наклона переходника относительно оси, проходящей через шарниры первых двух опор, а на переходнике имеется поворотная платформа, ось поворота которой является скрещивающейся с осью наклона и отстоящей от нее на заданном расстоянии. Способ заключается в том, что изделие устанавливают на переходник устройства и уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси наклона, проходящей через шарниры первых двух опор. Изделие устанавливают на переходник с заведомым смещением от оси наклона, уравновешивание изделия с переходником производят путем наклона переходника с изделием с помощью привода третьей опоры при различных положениях изделия относительно оси наклона. При достижении состояния неустойчивого равновесия измеряют угол наклона переходника и производят измерение массы изделия с помощью силоизмерительных датчиков в составе первых двух опор. Технический результат заключается в упрощении осуществления способа, повышении надежности устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть использована для определения массы и/или положения центра масс преимущественно крупногабаритных изделий.

Известен способ определения массы и положения центра масс изделия, заключающийся в том, что изделие устанавливают на переходник, шарнирно установленный на трех опорах (одна боковая, вторая центральная и третья боковая опоры), и уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси наклона, проходящей через шарниры первых двух опор.

(см. А.С. СССР №789692, кл. G01M 1/12, 1980) - наиболее близкий аналог для способа.

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что его недостатком является большая трудоемкость и сравнительно низкая производительность определения массы и положения центра масс крупногабаритных изделий, связанная с подбором для уравновешивания значительной массы гирь и необходимостью выполнения операции перемещения крупногабаритных изделий на переходнике.

Известно устройство для определения массы и положения центра масс изделия, содержащее переходник для установки изделия, шарнирно соединенный с тремя опорами, две из которых снабжены силоизмерительными элементами, а третья имеет подвижную часть, выполненную с возможностью вертикального перемещения посредством привода.

(см. А.С. СССР №1781576, кл. G01M 1/12, 1992) - наиболее близкий аналог для устройства.

В результате анализа выполнения известного устройства необходимо отметить, что его недостатком является сравнительная сложность и ненадежность конструкции, так как оно представляет собой набор незакрепленных надежно друг с другом и с основанием различных элементов, включающих три силоизмерительных элемента, две подвижные каретки и переходник.

Техническим результатом заявленной группы изобретений является упрощение осуществления способа и повышение надежности конструкции устройства, а также уменьшение трудоемкости и повышение производительности определения массы и положения центра масс изделия.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе определения массы и положения центра масс изделия, заключающемся в том, что изделие устанавливают на переходник, шарнирно установленный на трех опорах, и уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси наклона, проходящей через шарниры первых двух опор, новым является то, что изделие устанавливают на переходник с заведомым смещением от оси наклона, уравновешивание изделия с переходником производят путем наклона переходника с изделием с помощью привода третьей опоры при различных положениях изделия относительно оси наклона, при достижении состояния неустойчивого равновесия измеряют угол наклона переходника и производят измерение массы изделия с помощью силоизмерительных датчиков в составе первых двух опор, изделие устанавливают на переходник в трех положениях, в которых переход из одного в другое производят, например, поворотом изделия относительно оси, перпендикулярной плоскости, в которой находится ось наклона, в качестве начала отсчета угла наклона выбирают, например, горизонтальное положение переходника, а измерение угла наклона производят в положении переходника, при котором происходит его отрыв от третьей опоры.

В устройстве для определения массы и положения центра масс изделия, содержащем переходник для установки изделия, шарнирно соединенный с тремя опорами, две из которых снабжены силоизмерительными элементами, а третья имеет подвижную часть, выполненную с возможностью вертикального перемещения посредством привода, новым является то, что устройство снабжено датчиком наклона переходника относительно оси, проходящей через шарниры первых двух опор, а на переходнике имеется поворотная платформа, ось поворота которой является скрещивающейся с осью наклона и отстоящей от нее на заданном расстоянии, ось поворота платформы и ось наклона платформы скрещиваются, например, под прямым углом, датчик наклона переходника может быть установлен соосно с осью наклона, силоизмерительные элементы могут быть выполнены в виде тензодатчиков.

Совокупность отличительных признаков устройства и способа упрощает и повышает надежность конструкции устройства, уменьшает трудоемкость и повышает производительность определения массы и положения центра масс изделия.

Сущность заявленной группы изобретений иллюстрируется графическими материалами, на которых:

- на фиг.1 - устройство с изделием в исходном положении;

- на фиг.2 - вид на устройство со стороны опор, оснащенных силоизмерительными элементами;

- на фиг.3 - устройство с изделием в наклонном положении;

- на фиг.4 - устройство, вид сверху;

- на фиг.5 - взаимное расположение систем координат изделия и устройства при уравновешенном состоянии изделия с переходником.

Устройство содержит переходник 1 для установки изделия 2, соединенный шарнирами 3, 4 и 5 с тремя опорами 6, 7 и 8, две из которых, 6 и 7, снабжены силоизмерительными элементами 9 и 10, а третья опора 8 имеет подвижную часть 11, выполненную с возможностью вертикального перемещения посредством привода в составе опоры 8. Устройство снабжено датчиком 12 наклона переходника 1 относительно оси 13 наклона, проходящей через шарниры 3 и 4 первых двух опор. На переходнике 1 имеется поворотная платформа 15, ось 16 поворота которой является скрещивающейся с осью 13 наклона и отстоящей от нее на заданном расстоянии S. Расстояние S выбирается, с одной стороны, достаточно большим для уменьшения погрешностей измерения углов наклона, с другой стороны учитываются конструктивные особенности, вносящие ограничения на наклон крупногабаритных изделий. Расстояние L от оси 13 до верхней плоскости платформы 15 выбирается возможно меньшим, учитывая обеспечение достаточной прочности платформы. Ось 16 поворота платформы и ось 13 наклона платформы скрещиваются под прямым углом. Датчик 12 наклона переходника установлен на опоре 7 соосно с осью 13 наклона, подвижная часть 14 датчика 12 крепится к валу переходника 1, опирающемуся посредством шарнира 4 на опору 7. На подвижной части 11 опоры 8 закреплена скоба 17, в которой размещен шарнир 5. Силоизмерительные элементы 9 и 10 выполнены в виде тензодатчиков. Опоры 6, 7 и 8 закреплены на опорной плите основания 18.

Способ определения массы и положения центра масс изделия посредством описанного выше устройства осуществляют следующим образом.

Изделие 2 устанавливают на переходник 1, уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси 13 наклона, проходящей через шарниры 3 и 4 первых двух опор 6 и 7. Изделие устанавливают на переходник с заведомым смещением S от оси 13 наклона. Уравновешивание изделия с переходником производят путем наклона переходника с изделием с помощью привода третьей опоры 8 при различных положениях изделия относительно оси 13 наклона. При достижении состояния неустойчивого равновесия с помощью датчика 12 измеряют угол наклона переходника и производят измерение массы изделия с помощью силоизмерительных датчиков в составе первых двух опор. Изделие устанавливают на переходник в трех положениях, в которых переход из одного положения в другое производят поворотом изделия относительно оси 16, перпендикулярной плоскости, в которой находится ось 13 наклона. В качестве начала отсчета угла наклона выбирают горизонтальное положение переходника, показанное на фиг. 1, а измерение угла наклона производят в положении переходника, показанном на фиг. 3, при котором происходит его отрыв от третьей опоры.

Расчет массы М изделия производится по формуле:

где - суммарная масса переходника с изделием, измерение которой производится силоизмерительными датчиками 9 и 10, m - известная масса переходника.

Для определения положения центра масс изделия используются три уравнения вертикальной плоскости равновесия, проходящей через ось 13 в системе координат изделия при трех различных равновесных состояниях изделия с переходником относительно оси 13 уравновешивания. Положение системы координат переходника Oxyz в начальном положении, переходника Oxαyαzα при наклоне на угол α, и системы координат изделия Oxиyиzи при наклоне показано на фиг.5.

Сначала изделие устанавливают на платформу переходника в первом положении так, как показано на фиг.1, после чего переходник наклоняют, как показано на фиг.3, и измеряют угол α1 наклона в первом равновесном состоянии. При этом система координат переходника Oxyz займет положение Oxα1yα1zα1. Затем переходник возвращают в начальное положение, поворачивают изделие вокруг оси 16, совпадающей с осью Оиxи на платформе переходника на 90° во второе положение так, что ось Оиyи принимает положение, в котором находилась ось Oиуи. После чего переходник наклоняют до достижения состояния равновесия и измеряют угол α2 наклона. Затем переходник возвращают в начальное положение, поворачивают изделие вокруг оси 16, совпадающей с осью Оиxи на платформе переходника на 180° от первоначального положения в третье положение так, что направление оси Оиyи становится противоположным первоначальному своему направлению. После чего переходник наклоняют до достижения состояния равновесия и измеряют угол α3 наклона. Далее решают систему трех уравнений, описывающих положение плоскости равновесия в системе координат изделия:

из решения которой находят координаты суммарного центра масс переходника с изделием xиΣ, yиΣ, zиΣ. Для вычисления координат центра масс изделия решают систему уравнений, связывающую статические моменты массы переходника и изделия в системе координат изделия:

где: MΣ - суммарная масса переходника с изделием, xио, yио, zиo - известные координаты центра масс переходника, xцм, yцм, zцм, - искомые координаты центра масс изделия, определяющие положение центра масс в системе координат изделия.

Заявленная группа изобретений упрощает и повышает надежность конструкции устройства, уменьшает трудоемкость и повышает производительность определения массы и положения центра масс изделия.

1. Способ определения массы и положения центра масс изделия, заключающийся в том, что изделие устанавливают на переходник, шарнирно установленный на трех опорах, и уравновешивают изделие с переходником путем приведения в состояние неустойчивого равновесия относительно оси наклона, проходящей через шарниры первых двух опор, отличающийся тем, что изделие устанавливают на переходник с заведомым смещением от оси наклона, уравновешивание изделия с переходником производят путем наклона переходника с изделием с помощью привода третьей опоры при различных положениях изделия относительно оси наклона, при достижении состояния неустойчивого равновесия измеряют угол наклона переходника и производят измерение массы изделия с помощью силоизмерительных датчиков в составе первых двух опор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие устанавливают на переходник в трех положениях, в которых переход из одного в другое производят поворотом изделия относительно оси, перпендикулярной плоскости, в которой находится ось наклона.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве начала отсчета угла наклона выбирают горизонтальное положение переходника, а измерение угла наклона производят в положении переходника, при котором происходит его отрыв от третьей опоры.

4. Устройство для определения массы и положения центра масс изделия, содержащее переходник для установки изделия, шарнирно соединенный с тремя опорами, две из которых снабжены силоизмерительными элементами, а третья имеет подвижную часть, выполненную с возможностью вертикального перемещения посредством привода, отличающееся тем, что устройство снабжено датчиком наклона переходника относительно оси, проходящей через шарниры первых двух опор, а на переходнике имеется поворотная платформа, ось поворота которой является скрещивающейся с осью наклона и отстоящей от нее на заданном расстоянии.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что ось поворота платформы и ось наклона платформы скрещиваются под прямым углом.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что датчик наклона переходника установлен соосно с осью наклона.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что силоизмерительные элементы выполнены в виде тензодатчиков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к станкам для динамической балансировки колес транспортных средств и предназначено для повышения производительности за счет уточнения параметров одной из плоскостей коррекции в процессе балансировки колеса.

Изобретение относится к оборудованию для испытания колесных транспортных средств. .

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для балансировки карданных передач. .

Изобретение относится к нефтегазовому машиностроению, а именно к процессу производства погружных электрических центробежных насосов для добычи нефти (ЭЦН), и может быть использовано в технологическом процессе изготовления и ремонта указанных насосов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для определения массы и координат центра масс преимущественно крупногабаритных изделий. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматической балансировки роторов машин и механизмов. .

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при диагностировании датчиков массового расхода воздуха автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания.

Изобретение относится к строительной отрасли промышленности и может быть использовано для испытания и исследования рабочих органов для бестраншейной замены трубопроводов.

Изобретение относится к машиностроению, испытательной технике и может быть использовано для испытания на износ пар трения вал-втулка, которые вращаются на определенный угол и воспринимают радиальную нагрузку.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии балансировки вращающихся элементов роторных систем, например центробежных насосов, компрессоров, центрифуг и др

Изобретение относится к оборудованию для испытаний на надежность окон, дверей, различных открывающихся створок и может быть использовано при механических испытаниях

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован для определения положения центра масс объектов энерго-, тяжелого и транспортного машиностроения, например, крупногабаритных объемных металлоконструкций

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу тяговых испытаний транспортных машин (преимущественно трактора) при трогании с места под нагрузкой

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения, а именно к оборудованию для испытаний гидравлических ясов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при сборке и балансировке гибких роторов компрессоров, турбоагрегатов и валопроводов газоперекачивающих агрегатов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну. Способ проверки качества герметизации заключается в определении мест неплотностей по звуку засасываемого внутрь транспортного средства воздуха, путем создания внутри загерметизированного транспортного средства разрежения. Места неплотностей дополнительно определяют в одной изолированной от внутреннего объема транспортного средства полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Полость соединена воздуховодом с внутренним объемом транспортного средства. Устройство для проверки качества герметизации содержит прибор для контроля разрежения внутри загерметизированного транспортного средства со шлангом отбора воздуха. Шланг соединяет прибор с внутренним объемом транспортного средства. Устройство снабжено системой для создания разрежения в одной изолированной от внутреннего объема полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Система выполнена в виде воздуховодов, соединенных посредством соединительных элементов между собой и с внутренним объемом транспортного средства. Достигается повышение достоверности проверки качества герметизации методом «разрежения» при подготовке транспортного средства к преодолению водных преград по дну. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ анализа колеса транспортного средства включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Способ включает вращение колеса транспортного средства с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени. При этом поверхность протектора шины в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется первое ускорение в первой области контакта. Вращение другого колеса транспортного средства, включающего другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени. При этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется второе ускорение во второй области контакта, и определение колеса транспортного средства как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению. Раскрыто также устройство и система для анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, в соответствии со способом изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для балансировки вращающихся тел. В состав устройства входят станок для закрепления и вращения детали, два технологических лазера, лучи от которых, при их включении, падают на торцевые поверхности вращающегося тела и испаряют материал в точке падения, два пьезодатчика, установленные в нижних точках обеих опор при закреплении тела вращения на станке, которые вырабатывают электрический сигнал, в зависимости от величины силы, действующей на них, два усилителя электрического напряжения, усиливающие электрические сигналы с пьезодатчиков, каждый со своего, и компьютер, в котором установлен драйвер, управляющий лазерами. В процессе балансировки, в случае если электрические сигналы с пьезодатчиков отличаются друг от друга по величине, то сначала осуществляется динамическая балансировка многократным кратковременным включением одного лазера со стороны большего по величине сигнала до тех пор, пока сигналы не уравняются. Затем осуществляется статическая балансировка многократным и кратковременным, на время, посередине максимума сигнала, например на 0,1 времени одного оборота, в зависимости от скорости вращения балансируемого тела, включением обоих лазеров, до момента, когда исчезнут сигналы от пьезодатчиков, вызванные разбалансировкой тела вращения. Также предварительно определяется заранее поправка, обусловленная силой тяжести, действующей на пьезодатчики, и учитывающаяся в компьютере при выдаче управляющих команд на лазеры. Технический результат заключается в возможности осуществления автоматической как статической, так и автоматической балансировки тел вращения, при сокращении времени балансировки и повышении точности балансировки. 3 ил.
Наверх