Установка для изучения характеристик пружин

 

Союз Сов

I

А. В. Марков и Е. Б. Гозман l с

i

Всесоюзное специализированное научно-производственйое- обьединение ."Союзвузприбор"

) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРУЖИН

Изобретение относится к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано при проведении лабораторных работ при изучении курса

"Детали приборов" в высших и средних специальных учебных заведениях.

Известна установка для изучения характеристик пружин, содержащая установленную -на основании стойку с кронштейном, на котором закреплен верхний конец пружины (1 1.

Недостатком известной установки является невысокая точность определения жесткости пружины, обусловленная применением тарировочных графи!

5 ков и наличием деформаций измерительной пружины.

Целью изобретения является повышение точности определения жесткости пружины.

Для достижения поставленной цели установка для изучения характеристик пружин, содержащая установленную на основании стойку с кронштейном, на котором закреплен верхний конец пружи-. ны, имеет установленный на основании корпус, размещенный в корпусе на подшипнике диск, закрепленные в корпусе электромагнитную защелку, связанную с диском, концевой выключатель, связанный с защелкой, фотодатчик со скобой, охватываюЩей диск, и регистратор, связанный электрически с фотодатчиком и концевым выключателем, при этом нижний конец пружины закреплен на диске.

Кроме того, регистратор содержит последовательно соединенные генератор, логический элемент И, счетчик, дешифратор и шестиразрядный индикатор, триггер, выход которого соединен с входом элемента И, источник стартового импульса, соединенный с входом триггера, усилитель-формирователь, вход которого соединен с фотодатчиком, логический элемент ИЛИ, вход ко" горого соединен с выходом усилителяс» к

3 972559 формирователя, а выход - с входом триггера, элемент задержки, соединенный выходом с входом счетчика, и клавишу

"Сброс", соединенную с входами элементов ИЛИ и задержки.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - структурная схема определения и индикации периода колебаний. 1О .Учебная установка состоит из основания 1 с установленными в нем стойкой 2 и корпусом 3. На основании 1 внутри корпуса 3 размещен фотодатчик 4, состоящий из светодиода 5, фо- 15 тодиода 6 и скобы 7, а также электромагнитная защелка 8 и концевой выключатель 9, регистратор 10. Скоба 7 фотодатчика 4 охватывает в нижней части диск 11, установленный на подшипнике 12 на оси 13, закрепленной на стойке 2. На стойке 2 также закреп. лен при помощи винта 14 передвижной кронштейн 15, имеющий с нижней стороны крючок 16. Пружина 17 концом 18 закреплена на диске. Диск 11 имеет отверстие 19 малого диаметра и выступ

20. На передней панели корпуса 3 размещены сигнальная лампочка 21, клавиша "Пуск" источника стартового импульса 22, клавиша "Сброс" 23 и шестиразрядный индикатор 24. В корйусе 3 размещен регистратор 10, содержащий триггер 25, генератор 26, логический элемент И 27, счетчик 28, усилительформирователь 29, логический элемент

ИЛИ 30, дешифратор 31, элемент 32 задержки.

Установка работает следующим об40 разом.

Передвижной кронштейн 15 закрепЛяЮт в положении, соответствующем длине испытуемой пружины 17 в свободном состоянии, диск 11 поворачива45 ют по часовой стрелке до защелкивания выступа 20 с электромагнитной защелкой 8, устройство подключают к сети электропитания частотой 50 Гц, напряжением 220 В, Последовательно нажима = ют клавиши "Сброс" 23 источника стар- тового импульса "Пуск" 22, при этом срабатывает электромагнитная защелка

8, освобождая выступ 20 и одновременно замыкая контакты переключателя 9, при этом вырабатывается импульс

"Старт" запускающий электронную схему определения и индикации периода когебаний. При прохождении колеба4 тельной системы диск — пружина положения равновесия светодиод 5 через отверстие !9 в диске 11 засвечивает фотодиод 6 и, таким образом, вырабатывается импульс "Стоп" для схемы определения и индикации периода колебаний и производится считывание показаний по индикатору 24, В результате решение уравнения свободных колебаний относительно коэффициента жесткости пружины С с учетом выражения дЛя момента инерции диска, а также постоянства первоначального угла отклонения колебательной системы от положения равновесия, М = 30, получаем где К = 5,12 п1- постоянная устройства

m — масса диска;

Т вЂ” период свободных колебаний системы диск - пружина;

R — радиус диска; до — длина пружины в свободном состоянии, Таким образом, подстановка в выражение (1) значения длины испытуе" мой пружины в свободном состоянии и периода свободных колебаний позволяет определять значения коэффициента жесткости винтовых пружин растяжения.

В случае необходимости исследования коэффициента жесткости пружины при различных величинах предварительного натяжения пружины д0 передвижной кронштейн 13 закрепляется на стойке

2 в положении, соответствующем длине испытуемой пружины 0 + д . В этом случае уравнение (1) записывается в виде

Принцип действия электронной схемы определения и индикации периода с вободных колебаний системы диск - пружин а заключается в следующем, П ри нажатии клавиши "Пуск" срабатыв ают электромагнитная защелка 8 и концевой выключатель 9,, ос в обождае т ся диск 1 1 и вырабатывается импул ь с "

" Старт ", соответствующий началу д виже н и я колеба т ел ь ной системы . Этот и мпульс переворачивает триггер 2 5, от5 972559 6 крывая элемент И 27. Импульсы генера- ную на основании то а 26 с ча стоику с кронштеич

t тора с частотой следования 4 МГц ном на котором за м закреплен верхний кочерез элемент И 27 поступают на счетI нец пружины, отличающаяся чик 28 с модулем пересчета 10 . П и

При тем, что, с целью повышения точности прохождении колебательной системой З определени ж ия жесткости,она имеет устаположения равновесия фотодатчик 4 вы- новленный н и на основании корпус, размещенрабатывает импульсы "Стоп" формируе- ный в корп а

У усе н подшипнике диск, за» мые усилителем-форми ователем 29 р р елем 29. крепленные в корпусе электромагнитную

Сформированный импульс "Стоп" че ез элемент ИЛИ 30 и через защелку, связанную с диском, концевой

25 и пе е

3, оступает на триггер 1в выключатель, связанный с за

I с защелкои, 5 и переворачивает его, закрывая элемент И 27. фотодатчик со скобой с ско ои, охватывающей диск, и регистратор, связанный электТаким образом, счетчик 28 фикси- рически с фотодатчиком и концевым вырует число импульсов с генератора 26 ключателем при эт

У ри этом нижнии конец прупрошедших за время между командами 1З жины закрепле еплен на диске.

Старт - "Стоп". Двоичный код этого числа поступает со счетчика 28 на де- ч а ю щ а щ а я с я тем, что,регистратор шифратор 31, а затем на ин икат дикатор 24. содержит последовательно соединенные

Перед последующими измерениями нажи- генератор, логический элемент И мается клавиша "Сб ос" и ическии элемент р, при этом подт 2о счетчик, дешифратор,и шестиразрядный верждается запрет элемента И 27, и индикатор, тригге выхо к через элемент 32 мент 3 задержки счетчик 28 соединен с входом элемента И источсбрасывается на "0". Ча т а . астота генера- иик стартового импульса, соединенный

i тора 26 выбрана равной 4 МГ т ц, ак как с входом триггера, усилитель-форми1 он за время между командами Старт" - ЗЗ ватель, вход которого соединен с фо"Стоп" колебательная система движет- тодатчиком логичес " ИЛИ, У скии элемент И ся четвертую часть периода колебаний. вход которого соединен с выходом усиПогрешность определения коэффици- рителя-формирователя, а выход - с вхоента жесткости и жин пружин не превышает дом триггера, элемент задержки соеУ

1Й. ЗВ диненный выходом с входом счетчика и

Предлагаемая установка позволяет клавишу "Сброс" рос, соединенную с входапроизводить измерение коэффициента ми элементов ИЛИ и задержки. жесткости винтовых пружин растяжения практически любой длины, регламенти- Источники информации, руем и только высотой стойки. ЗЗ принятые во внимание при экспертизе формула изобретения 1. Лабораторная работа 1t" 4 по кур1. Установка для изучения характе- су "Детали приборов", Изд-во МВТУ ристик пружин, содержащая установлен- им. Н.Э. Баумана, 1971, с. 4.

972559

Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8523/44

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Д. Гриценко

Редактор Н, Лазаренко Техред М.Коштура Корректор Г. Решетник