Устройство для измерения линейной деформации объекта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц989312

Союз Саеетских

Социалистических

1веспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву—

)$g) Кй. 3 (22) Заявлено 260781 (21) 3321618/25-28

G 01 В 5/30 с присоединением заявки Но—

Р (23) Приоритет —

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликоваио1 0133. Бюллетень М 2 (331 УДК 531,781, ° 2 (088.8) Дата опубликования описания 1Ы) 83

Ю.П. Деев, К.Н. Кан, Ю. rL. Лебедев, и;С. В; Степанов. ф ":. . ; -,. р Ф

Ленинградский институт авиационного прйборастроений ! (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙДЕФОРИАЦИИ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измерению линейных размеров, а именно.,-к устройствам, основанным на механическйх методах измеренйя, в частности для измерения деформации твердых тел.

Известно устройство для измерения линейной деформации объекта, со-. держащее механизм передачи перемещений, выполненный в виде параллелограмма .с упругими шарнирами в его вершинах и измерительными наконечниками установки на объект, и измеритель, установленный перпендикуляр но гориэонтальныи плечам параллелограмма и жестко связанный с ними (1).

Конструкция такого тензометрического устройства не позволяет из мерять- большие деформации объектов, присущие, например, эластичным. материалам.

Наиболее близким по,технической сущности.к изобретению является устройство для измерения линейной деформации объекта, содержащее основание, закреплейный на нем цилиндр с установленным -B его полости штоком, два измерительных наконечника, которые предназначены для установки на объект, параллелогрйммный -механизм, .! состоящий из двух рычагов, одни .концы которых соединены между собой улругими шарнирами, а другие - с измерительными наконечниками, жесткий поднес, концы которого шарнирно соединены с цилиндром н со свободныи концом рычага, и измеритель, взаимо- действующий с одним из концов што1п ка, другой конец которого соединен с одним из рычагов- 32 ), Недостатком такого устройства является то, что оно пригодно для измерения линейных деформаций объектов, ограниченных 20 — ЗОЪ детины измерительной базы объекта (т.е. расстояния между измерительными наконечниками крепления на объекте .до начала измерения). Большие деформа20 ции объекта воспринимаются устрой: ством со эначительныии погрешностями. При больших деформациях объекта рычаг передачи:перемещений совершает поворот относительно упругого шарнира в его вершине на значительный угол вниз, а так как его длина между. упругим .шарниром и наконечником установки на объект остается постоянной,, и наконечник. закреплен на исследуемом объекте, точка шарнирно"

З0 ro соединения штока с рычагом пере989312

4 дачи перемещений смещается к объекту, изгибая упругий подвес штока. При этом объект исследования подвергается иэгибным деформациям, что значительно искажает результаты испытаний. Для того, чтобы избежать иэгибных деформаций объекта исследований, необходимо увеличить длину горизонтальных плеч параллелограмма, что в свою очередь увеличивает габаритные размеры механизма передачи перемещений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения, что особенно актуально при исследовании объектов на эластичных материалов с большими относительными удлинениями — деформациями, доходящими до

1000% и выше, при воздействии повышенных температур, t

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для измерения линейной деформации объекта, содержащее основание, закрепленный на нем цилиндр с установленным в его полости штоком, два измерительных наконечника, которые предназначены для уста-25 новки на объект, рычаг, соединенный с одним из измерительных наконечников, жесткий подвес, концы которого шарнирно соединены с цилиндром и со свободным концом рычага, и измери- ЗО тель, взаимодействующий с одним из концов штока, снабжено механизмом с гибкой связью, выполненным в виде уравнительного блока, связанного со вторым концом штока, трех пар нап- 35 равляющих блоков, первая из которых . установлена внутри цилиндра в месте крепления подвеса, а две.другие— на концах рычага с обеих сторон, и нерастяжимой нити, огибающей блоки 4() и закрепленной на втором измерительном наконечнике.

Такое конструктивное решение обеспечивает точную передачу на измеритель деформации, при этом отно" сительное удлинение может достигать

1000% и более. A заданный диапазон измерения обеспечивается соответствующим выбором длины гибкой нити.

Так, если относительное удлинение материала исследуемого объекта достигает 1000%, то длины гибкой нити должно хватать на крайнее положение наконечников установки на объект, когда расстояние между ними увеличивается в 10 раз по сравнению с первоначальным.

На фиг,1 изображена принципиальная кинематическая схема устройства для измерения деформаций объекта; на фиг,2 - схема эапасовки нерастя- Щ жимой нити, Устройство для измерения деформаций объекта состоит из основания 1, закрепленного на нем цилиндра 2, внутри которого размещен шток 3. 65 один конец штока 3 соединен с изме- рителем 4. Со штоком 3 через два блока 5 и 6, установленных на основании 1, и гибкую связь 7 соединен противовес 8, служащий для устранения влияния веса подвижчой части устройства на результаты измерений, В состав устройства входит также рычаг 9 с измерительным наконечником 10, жестко с ним связанньм, и жесткий подвес 11, концы которого с помощью шарниров 12 закреплены на цилиндре 2 и рычаге 9, а также механизм с гибкой связью, который установлен между свободным концом штока З.и измерительным наконечником

13. Механизм с гибкой связью выполнен в виде нерастяжимой нити 14, icoторая перекинута через уравнительный блок 15, установленный на свободном конце штока 3. Ветви нити 14 последовательно перекинуты через три пары направляющих блоков 16, 17 и 18.

Первая пара направляющих блоков 16 размещена внутри цилиндра 2 в месте крейления жесткого подвеса 11. Две другие пары направляющих блоков 17 и 18 размещены с обеих сторон рычага

9 на его концах: пара 17 - в месте крепления жесткого подвеса 11 к рычагу 9, а пара 18 — в месте жесткого крепления наконечника 10:к рычагу 9. Концы нити 14 неподвижно закреплены на наконечнике 13 установки с двух его сторон. При таком конструктивном решении механизма с гибкой связью ветви гибкой нити

14 с двух сторон охватывают объект

19 исследования, тем самым исключая его изгиб. B наконечниках 10 и 13 закрепляется объект 19 исследования.

Он вместе с рычагом 9 и частью механизма с гибкой связью расположен в термокамере 20. Для обеспечения, компенсации температурной погрешности цилиндр 2 со штоком 3, часть жесткого подвеса 1.1 и механизма с гибкой связью вынесены эа пределы термокамеры 20. На конце рычага 9 установлен груз 21, служащий для устранения влияния веса рычага 9 с установленными на нем наконечником

10 и парой направляющих блоков 18 на объект 19 исследования, а следовательно, и на результаты измерений, Для передачи штоком 3 на наконечник 22 измерителя 4 через механизм с гибкой связью истинного (неискаженного) значения деформации объекта 19 исследований необходимо, чтобы между наконечниками 10 и 13 гибкая нить. 14 своими ветвями совпадала с направлением деформации объекта 19 исследования, т.е. важно правильно (без перекосов) устанавливать объект исследования в устройство. Кроме того, для компенсации температурной ююгрешности измерений рычаг 9, жест989312

25 кий поднес 11 и гибкая нить 14 должны быть изготовлены из одного материала, например иэ стали. Конст рукция наконечника 10 допускает возможность поворота в точках крепления объекта к устройству. Это наконечники пружинного (на плоской пружине) типа, позволяющие производить днухсторонний точечный захват объекта; при этом плоская пружина наконечника выбирается такой, чтобы 10 ее прижимное усилие обеспечивало не только надежный захват объекта, но и возможность поворота наконеч-. ника при деформациях объекта. Механизм с гибкой связью конструктивно .выполнен таким образом, что гибкая нерастяжимая нить 14 имеет две рабочие ветви, расположенные с обеих сторон рычага 9 наконечников 10.и

13. Это позволяет избавиться от изгибающих моментов и тем самым повысить точность измерений. Конструкция устройства предусматринает также полную разгрузку объекта 19 исследований от усилий, действующих со-, стороны устройства. Так, для устранения влияния веса подвижной части устройства на результаты измерений в конструкции предусмотрен противовес 8, соединенный со штоком 3 ° Кроме.того, груз 21, установленный на конце рычага 9, компенсирует воздействие веса рычага 9 с установленными на нем наконечником 10 и парой напранляющих блоков 18 на объект

19 исследования. 35

В качестве измерителя 4 может быть использован реохорд, движок которого, выполняющий роль наконечника 22 измерителя 4, закреплен на штоке 3. Тогда о величине деформации 4О объекта 17 исследования можно судить по изменению сопротивления.

Устройство работает следующим образом.

При изменении линейных размеРов 45 объекта 19, расположенного в термокамере 20, изменяется расстояние между наконечниками 10 и 13. Это изменение через механизм с гибкой связью передается штоку 3 и измери- 50 телю 4. Происходит это так. Поскольку концы нити 14 неподвижно закреплены на наконечнике 13, то при перемещении наконечника перемещаются вслед за ним и обе ветви нити 14, расположенные с обеих сторон объекта 19. A так как между наконечниками

10 и 13 нить 14 своими ветвями .совпадает с направлением деформации объекта 19 и с наконечником 10 связа-: на пара направляющих блоков 18, то ® изменение расстояния между наконечниками 10 и 13, равное деформации объекта 19 исследования 14, преобразуется в перемещение нерастяжимой ни-. ти 14 механизма. с гибкой связью. 65

При этом гибкая нить 14 через три пары направляющих блоков 16, 17 и 18 перемещает уравнительный блок 15 вместе со штоком 3. В свою очередь перемещение штока 3 фиксируется измерителем 4, наконечник 22 которого взаимодействует .со штоком 3. На измеритель 4 передается перемещение, равное деформации объекта 19 исследования на его измерительной базе, т.е. «между наконечниками 10 и 13, причем наконечник 13 является активньм звеном в передаче перемещения, так как его перемещение вызывает перемещение штока 3 и.наконечника

22 измерителя. Наконечник 10 является следящим звеном в передаче перемещений — он отслеживает положение измерительной базы объекта. Действительно, наконечник 10, связанный с парой 18 направляющих блоков, жестко установлен на рычаге 9, который через жесткий поднес 11 соединен с неподнижной частью YcTDDAcTB& а именно с его цилиндром 2, закрепленным на основании 1. При перемещении наконечника 10 происходит поворот рычага 9 относительно шарнира 12, установленного в месте соединения рычага 9 с жестким поднесом 11, так как наконечник 10 жестко с ним связан. Вследствие того, что длина рычага 9 постоянна, его поворот вызывает поворот жесткого поднеса 11 относительно шарнира 12, установленного в месте соединения подвеса с цилиндром 2. При этом углы обхвата . гибкой нитью 14 направляющих .блоков

18 и 17 изменяются на одну и ту же величину, а н направляющих блоках

16 происходит только изгиб гибкой нити 14 из-за поворота жесткого подвеса 11. Таким образом, перемещение уравнительного блока 15, а следовательно, и штока 3 с наконечником 22 измерителя, равно дР„ - аВ, где

h 0«« — перемещение наконечника 13; .Ь|з - перемещение наконечника 10у

- измерительная база объекта. о

При установке устройства на разрывную микромашину при измерении даже очень больших деформаций объекта 19 исследования (относительное удлинение - деформация K 1000%) угол поворота рычага 9 невелик, потому что наконечник 10, жестко связанный с рычагом, расположен со стороны пассивного захвата разрывной машины, связанного с неподвижной траверсой. Наконечник 13 размещен со стороны активного захвата, связанного с подвижной траверсой машины.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства заключаются в значительном расширении диапазона измерения при обеспечении той же точиости1 измеряемая деформация объекта исследования может дос.7 989312 8

Формула, изобретения

ВНИИПИ Заказ 11104/56 ТИраж 600 Подпнсно

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 тягать 1000% и более в отличие от

20-304, максимально возможных для прототипа.

Предлагаемое устройство может найти применение при измерении деформаций объектов из эластичных материалов с большими удлинениями в условиях как нормальных, так.и повышенных температур.

Устройство для измерения линейной деформации объекта, содержащее основание, закрепленный на нем цилиндр с установленным s его полости што-. ком, два измерительных наконечника, которые предназначены для установки на объект, рычаг, соедннанный с Одним из измерительных наконечников,j жесткий подвес, концы которого"шарHHpHD соединены с цилиндром и со,свобсщньве концом рычага, и измеритель, взаимодействующий с одним из концов штока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно-снабжено механизмом. с гибкой связью, выполненHHM в виде уравнительного блока, связанного со вторым концом штока, трех пар направляющих блоков, первая кз которых установлена внутри цилиндра 0 в месте крепления подвеса, а две другие .- на концах рычага с обеих сторон, и нерастяжимой нити, огибающей блоки и закрепленной на втором измерительном наконечнике.

35 Источники информации, принятые во внимание при.зкспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 295966 кл. G 01 В 7/16 1969. 2..Авторское свидетельство СССР

20. 9 676858, кл. G 01 В 5/30, 1976 (прототип).