Устройство для измерения параметров удара

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рвелублмл iii 864133 (5l ) Дополнительное к акт. санд-ву (22) Заявлено 291 1.79 (21) 2844505/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5 3 ) N. Кл.

С Ol Р 15/04

G 01 1 5/00

IbcyAayaaw4i «амхтат

CCCP

Ro делам изааратакка и еткрыткй

Опубликовано 150981. Бюллетень РЙ 34

Дата омублмковаим» описания 1 8098 1 (53) УДК 531.768 (088.8) В. А. Клочко, А. Б. Андросик, А. С. j Больших, Д. А. Гречи вский, В.Д. Демидов, В. Г. Рыгалин, Ф.И.-. Конжуков н И.Т.Ули анян (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) YCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

УДАРА

Изобретение относится к внбро- и

1 удароиспытательной технике, а более конкретно к устройствам для измерения параметров удара.

Известны устройства для измерения параметров удара с деформируемым элементом, содержащие корпус, инерционный элемент в виде набора шариков, которые контактируют с наружной пов рхкостью чувствительного элемента в виlO де диска, При ударном нагружении шарики образуют на боковой поверхности диска отпечатки, глубина которых зависит от ударного импульса, à расположение — от направления удара. PacIj шифровка показаний осуществляется при помощи микроскопа и тарировочного графика. Сила удара функционально зависит от суммы диаметров отпечатков (1), 2а

Однако эти устройства отличаются недостаточной точностью, чувствительностью к измеряемому параметру, узким диапазоном измерения и сломпостыл обработки результатов измерения.

Наиболее близким по технической сущности н достигаемому эффекту к изобретению является устройство с деформируемым элементом, содержащее корпус, цилиндрический чувствительный элемент с профилированньвк участком в виде конуса и пружину, на торце которой расположен инерционный элемент. 1ри ударном нагружении инерционный элемент деформирует конический профилированный участок цилиндрического чувствительного элемента. Расшифровка показаний осуществляется по величине смятия конического участка и при помощи тарировочного графика (21.

Ь

Конусообразное исполнение профилированного участка чувствительного элемента датчика приводит к снижению точности измерения параметров удара, так ".ак корреляционная зависимость между контактной силой и смятием

8641 чувствительного элемента имеет ярко выраженный нелинейный характер, что в свою очередь влияет также и на чувствительность датчика к измеряемому параметру.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности устройства за счет линеаризации силовой характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что профилированный деформируемый участок чувствительного элемента вы- полняется в виде тела вращения, причем высота тела вращения выбирается равной удвоенной величине предельной деформации, а отношение площади поперечного сечения профилированного участка к площади цилиндрического участка чувствительного элемента равно отношению высоты этого сечения к высоте профилированного уча"тка.

На фиг. 1.изображена конструкция устройства, на фиг. 2 — силовая характеристика устройства для измерения параметров удара.

Устройство содержит крышку 1 корпуса, инерционный элемент 2, расположенный на пружине 3, чувствительный элемент 4, установленный в корпусе 5 и снабженный профилированным участком 6. Силовая характеристика устройства линейна и однозначно определяет диаметр 0 цилиндрического участка чувствительного элемента 4 по величине предельной контактной силы

Р о и высоту Н профилированного участка 6 по величине предельной деформации S пред.

При соударении исследуемого объекта с преградой инерционный элемент 2 устройства, закрепленного на объекте, разгоняется под действием сил инерции до начальной скорости соударения. Кинетическая энергия, приобретенная инерционным элементом 2 в процессе разгона, гасится за счет деформирования чувствительного элемента 4. Возникающая в зоне контакта сила уравновешивается силами сопротивления деформированию чувствительного элемента. Суммарная деформация складывается из упругого цеформирования чувствительного элемента 4 в целом и пластического деформирования его профилированного участка 6. Величина упругой деформации чувствительного элемента 4 линейно изменяется в процессе нагружения, восстанавливается при разгрузке чувст"!

33 4 вительного элемента от действующих сил и является систематической ошибкой изчерения контактной силы.

Линейность силовой характеристики обеспечивае тс я при деформиров ании профилированного участка 6 чувствительного элемента 4. В случае, когда деформация распространяется за пределы профилированного участка 6 линейность силовой характеристики наруша ется.

Это позволяет установить диаметр О цилиндрического участка чувствительного элемента с учетом величины верхнего диапазона измерения устройства, т.е. предельного значения контактной силы, при которой сохраняется линейность силовой характеристики устройства

О Г1Р РА

35 ( где i > — предел упругости материала чувствительного элемента.

Конфигурация профилированного участка 6 определяется соотношением, свя ывающим диаметр d сечения профилированного участка и высоту этого сечения с диаметром 0 цилиндрического участка чувствительного элемента 4 и высотой Н профилированного участка 6. При линейной силовой характеристике это соотношение имеет вид

Р 1

У

Высота профилированного участка Н равна удвоенной величине предельной деформации S e* чувствительного элемента, при которой сохраняется линейность силовой характеристики устройства. Нетрудно заметить, что изменяя величину предельной деформации при постоянстве Pðîåð, можно изменять чувствительность устройства к измеряемой величине контактной силы, После соударения объекта с преI градой измеряют величину деформации профилированного участка 6 чувствительного элемента 4, а по величине деформации с учетом силовой характеристики устройства и массы инерционного элемента определяют значение ( максимальной контактной силы при ударе, максимального ударного ускорения

l и начальной скорости соударения, с учетом того, что

8641

20 где P — максимальная контактная си%

М ла р и, — коэффициент пропорциональности

Ьп — величина максимальной де" !

0 формации; а — максимальное ударное ускоEYl ренне;

m — масса инерционного элемента;

V — начальная скорость соудареО !

5 ния инерционного элемента.

Такое конструктивное исполнение чувствительного элемента устройства для измерения параметров удара выгодно отличает его от известного, так как so-первых, позволяет повысить точность-измерения параметров удара за счет линейной силовой характеристики устройства и, во-вторых, позволяет изменять чувствительность устройства в широких пределах за счет изменения относительной конфигурации профилированного участка чувствительного элемента.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров удара, содержащее корпус, в к то33 6

"ром установлены .цилиндрический» чувствительный элемент с.профилированньи деформируемым участком и пружина, на торце которой размещен инерционный элемент, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности за счет линеаризации силовой характеристики устройства, в нем профилированный деформируемый участок чувствительного элемента выполнен в виде тела вращения, причем высота тела вращения выбрана равной удвоенной величине предельной деформации, а отношение площади поперечного .сечения профилированного участка к площагч цилиндричес кого участка чувствительного элемента равно отношению высоты этого сечения к высоте профилированного участка.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

I. Патент США В 3)4)440, кл. 116-!)4, опублик. )962.

2. Приборы и системы для измерения вибрации удара, шума. Отравочник.

Под ред. Клюева В.В., книга ) М, "Машиностроение", )978, с. 186-191 (прототип).