Динамометрическое устройство

 

1. ДИНАМОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее по меньшей мере одну измерительную ячейку, включающую в себя два измерительных элемента , выполненных в виде стержней, оси которых параллельны, и жестко связанные с концами измерительных элементов три последовательно расположенных соединительных элемента с опорными зонами для приложения измеряемой силы и регистрации реакции, отличающееся тем, что, с целью обеспечения универсальности, соединительные элементы выполнены дискообразными и расположены соосно, :а опорные зоны для приложения измеряемой силы и регистрации реакции лежат в плоскости, проходящей через оси измерительных элементов. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что средний соединительный элемент закреплен во втулке и вьтолнен с вырезом для прохода через него измерительного элемента . 3.Устройство ndn. 1, отличающееся тем, что оно выполСУ ) нено из нескольких ячеек, соединенных между собой соосно посредством соединительных элементов и расположенных зеркально относительно друг друга.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК аа (и) ЗСМК С 01 т. 1 20 С 01 М 17 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3.

К flATEHTY мб ф (21) 2850255/27-11 (22) 06.12.79 (31) ЧА-1538 (32) 10.01.79 (33) BHP (46) 15.05.84. Бюл. У 18 (72) Шандор Ковач (BHP) (71) Вашипари Кутато Интезет (BHP) (53) 531.78 1(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 813318, кл. 42к,7/05, 1954 (прототип). (54) (57) 1. ДИНАМОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРО.1СТВО, содержащее по меньшей мере одну измерительную ячейКу, включающую в себя два измерительных элемента, выполненных в виде стержней, оси которых параллельны, и жестко связанные с концами измерительных элементов три последовательно расположенных соединительных элемента с опорными зонами для приложения измеряемой силы и регистрации реакции, отличающееся тем, что, с целью обеспечения универсальности, соединительные элементы выполнены дискообраэными и расположены соосно, : а опорные эоны для приложения измеряемой силы и регистрации реакции лежат в плоскости, проходяшей через оси измерительных элементов.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средний соединительный элемент закреплен во втулке и выполнен с вырезом для прохода через него измерительного элемента.

3. Устройство п4 п. 1, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что оно выполнено из нескольких ячеек, соединенных между собой соосно посредством соединительных элементов и расположенных зеркально относительно друг друга.

1093262

Изобретение относится к области устройств, используемых для контроля и определения силовых параметров при испытании систем, нагружаемых силами и крутящим моментом.

Известно динамическое устройство, содержащее. по.меньшей мере одну измерительную ячейку, включающую в себя два измерительных элемента, выполнен" ных в виде стержней, оси которых параллельны, и жестко связанные с концами измерительных элементов три последовательно расположенных соеди,нительных элемента с опорными зонами для приложения измеряемой силы и регистрации реакций 1 .

Недостатком указанного устройства является невозможность его использования в различных устройствах с различными схемами приложения усилий.

Цель изобретения — обеспечение универсальности.

Указанная цель достигается тем, что в динамометрическом устройстве, содержащем по меньшей мере одну измерительную ячейку, включающую в себя два измерительных элемента, выполненных в виде стержней, оси которых параллельны, и жестко связанные с концами измерительных элементов три последовательно расположенных соединительных элемента с опорными зонами для приложения изме ряемой силы и регистрации реакции, соединительные элементы выполнены дискообразными и расположены соосно, а опорные зоны для проложения измеряемой силы и регистрации реакции лежат в плоскости, проходящей через оси измерительных элементов.

Кроме того, средний соединительный элемент закреплен: во втулке и выполнен с вырезом для прохода через него измерительного элемента., Кроме того, динамометрическое. устройство выполнено из нескольких ячеек, соединенных между собоч соосно посредством соединительных элементов и расположенных зеркально относительно друг друга.

На фиг. 1 показана конструкция динамометрического устройства, на фиг. 2 — то же, продольный разрез, на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — механические силы смонтированного согласно фиг. 1-3 динамометрического устройства, на

1О

25 фиг. 5 — устройство с механической моделью, на фиг. 6 — вариант сборки нескольких элементарных рамочных конструкций; на фиг. 7 — то же, второй вариант, на фиг. 8 — то же, третий вариант, на фиг. 9 — то же, четвертый вариант, на фиг. 10 - монтаж варианта фиг. 7; на фиг. 11 разрез Б-Б на фиг. 10; на фиг. 12— фиг. 9, частично в разрезе, на фиг. 13 - разрез В-В на фиг. t2.

На фиг. 1-3 показана форма исполнения динамометрического устройства согласно изобретению. Динамометрическое устройство состоит из удлиненного измерительного элемента 1 и укороченного измерительного элемента 2, а также из центрального тела 3. Измерительные элементы 1 и 2 посредством соединительных элементов.

4 и 5 присоединены к конструктивным узлам. Соединительный элемент 4 вы= полнен в качестве опорной связи устройства, а соединительный элемент 5 является диском, который содержит соответствующий измерительному элементу 1 вырез и подогнан к расположенной в кронштейне подшипника 6 втулке 7.

Удерживающий соединительный элемент 4 кронштейн подшипника 8 закреплен на фундаментной плите 9, удерживающий втулку 7 кронштейн подшипника

6 закреплен при промежуточном включении раснорных элементов 10 и 11 на грузонесущей конструкции 12. Измерительные элементы через кабель 13 соединены с измерительным прибором.

Измерительные элементы 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических тел и относительно геометрической оси динамометрического устройства размещены по ее обеим сторонам. Центральное тело 3 является диском, диаметр которого меньше внутреннего диаметра втулки 7. Центральное тело 3 жестко соединено с концами измерительных элементов 1 и 2. Центральное тело 3 изготавливается из двух деталей, которые обрабатываются вместе с. измерительными элементами I и соответственно 2. Удлиненный элемент 1 с соединительным элементом 4 и нижней частью центрального тела выполнены за одно целое, в то время как другая часть образуется укороченным измерительным элементом 2, соединительным элементом 5 и верхней з 1О частью центрального тела 3. После обработки обе части соединяются посредством неразъемного соединения в одну жесткую систему. Соединительные элементы 4 и 5 могут изготовляться также в качестве отдельных деталей, в этом случае происходит соединение с измерительными элементами 1 и 2 путем горячего прессового соединения.

Соединительные элементы могут быть многогранными и призматическими телами, а центральное тело 3 может быть выполнено в виле любого жесткого элемента.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема распределения сил показанной на фиг. 1-3 формы исполнения. Измеряемая сила Р, которая через втулку 7 воздействует на соединительный элемент 5, вызывает в месте монтажа пару сил Р -Р . В качестве внутренней реакций действует сила Р на плече Рр, в результате, возникает реактивнйй момент, посредством которого втулка 7 удерживается параллельно геометрической оси . 14, в то время как сила P через соответствующее эксцентриситету „. плечо образует в измерительном элементе 1 скручивающий момент. Соединительный элемент 5 работает как напряженная на одном конце стрела, однако вследствие своих геометрических размеров должна рассматриваться как абсолютно жесткая. В укороченном измерительном элементе 2. который жестко соединен с центральным телом 3 и с соединительным элементом

5, вызывается в одном иэ двух концов напряженной стрелы также изгибающий момент. Этот момент перпендикулярен продольной оси измерительного элемента 2 и имеет в плоскости, срезанной проходящей через P плоскостью скрученного измерительного элемента

2, величину нуль. В местах присоединения его величина максимальна. В точке, соединяющей центральное тело 3 и измерительный элемент 2 друг с другом, изгибающий момент появляется на центральном теле 3 в качестве скручивающего момента и его реакция возникает в точке присоединения измерительного элемента 1.

Путем правильного выбора геометрических размеров динамометрического устройства может быть достигнута

9 3 262 4

55 4 и соответственно 5 соединены с прочими частями конструкции. На имеющую диаметр D оболочку образованного в качестве части, цапфы соеди5

1О

45 абсолютная жесткость центрального тела 3. Скручивающий момент измерительного элемента 2 в то время, как он воздействует на один конец центрального тела перпендикулярно геометрической оси 14 и перпендикулярно оси, пересекающей ось измерительного элемента, нагружает центральное тело 3 на изгиб. На его другом конце вызывается противоположный реактивный момент, который вызывает кручение в измерительном, элементе 1.

Возникающие напряжения являются функциями поперечного сечения S момента инерции I, а также экваториальных и полярных факторов поперечного сечения (К е и К ) изме о . рительных элементов 1 и 2 и зависят также от свойств материала, Приведенные факторы определяют прочностные свойства измерительных элементов

1 и2:.

Другой конец удлиненного измерительного элемента 1 примыкает к соединительному элементу 4 и вызывает в нем соответствующую эксцентриситету У „ реактивную силу R. Параллель-! ность этого элемента геометрической оси 14 обеспечивается путем момента, произведенного парой сил К -R на плечо 2„. Это есть внутренняя нагрузка конструкции и она не имеет ничего общего с проходящими между силами P u R процессами.

Жесткая рамочная конструкция могла бы в результате действия сил

P u R (действующего на плечо L пары

P сил) вращаться вокруг оси, лежащей в определенной измерительными элементами 1 и 2, а также геометрической осью 14 плоскости и расположенной перпендикулярно ей. Это предотвращается путем возбужденных в конструкции сил Р„и К„ (действующей на плечо

Ь пары реактивных сил).

На фиг. 5 поясненное на фиг. 4 соотношение сил, введенное в цапфах оси согласно фиг. 1-3. Сила P действует на наружную оболочку втулки 7 с диаметром Dp. Внутри конструкции размещены измерительные элементы

1 и 2, а также центральное тело 3, которое через соединительные элементы

5 1093262 6 та 4 действует динение осущестзл нительного элемен реактивная сила R.

У конструкции согласно фиг. 1-5 линии действия силы P и реактивной силы К не совпадают. Это означает, что конструкция относительно линии действия силы P не симметрична.

Этот недостаток может быть устранен, если из указанных рамочных конструкций попарно составить несколько. 10

Соединение может осуществляться различным образом. Для этого показаны примеры на фиг. 6-9.

Соединение может осуществляться с центральными телами (фиг. 6), с 15 примыкающими. к измерительным элементам 1 соединительными элементами 4 (фиг. 7) или с примыкающими. к измерительным элементам 2 соединительными элементами 5 (фиг. 8). Соедине 20 ние элементов можно также комбинировать. Так, на фиг, 9 показано, например, соединение центрального тела 3 с примыкающим к измерительному элементу 2 соединительным элементом. 5. 25

Если обе элементарные конструкции согласно фиг. 6 у центральных тел соединяются друг с другом, то центральные тела 3 должны связываться друг с другом. Соединение 15 может быть выполнено в качестве разъемного соединения, однако может быть и сварным. Центральные тела 3 могут иэготовляться также из одного куска (наиболее благоприятное решение).

Система загружена концентрированными силами Р> и Р ти может. рассматриваться как подпертая с двух концов или напряженная стрела. Силы Р и

Р могут быть также равнодействующи- 40 ми системы сил.

Обе рамочные конструкции могут соединяться также с примыкающими к измерительным элементам соединитель45 ными элементами 4 (см. фиг. 7) . Здесь соединительные элементы 4 прикреплены друг к другу соединением 15 и/или соединительной втулкой 16.

Предпочтительно изготовлять соединительные элементы 4 из одной детали.

Обе различные конструкции могут быть присоединены также к связывающим элементам 5, присоединяемым к обоим укор леченным измерительным элементам 2. Эта форма исполнения тре55 бует особой аккуратности, так как должны быть обеспечены абсолютная жесткость и отсутствие трения. Соеяется здесь также с помощью. соединения 15 или втулки

16. Конструкция подперта с двух сторон или напряжена и в середине может, загружаться одной или несколькими концентрированными и соответственно распределенными силами.

Элементарные рамочные конструкции могут соединяться друг с другом также комбинацией указанных способов.

На фиг. 9 показано соединение рамочных конструкций с центральными телами, а также с примыкающими к измерительным элементам 2 соединительными элементами 5. Центральные тела 3 соединены друг с другом соединением

15, соединительные элементы 5— соединительной втулкой 16. При этом возникают реактивные силы R и R которые проходят приблизительно симметрично линии действия P.

Из поясненных вариантов лишь представленные на фиг. 6 и 8 пригодны для решения специальных задач.

В представленном на фиг. 6 решении загруженные измерительными элементами силы P и P" могут быть различными по величине. Это решение целесообразно, если в задаче измерения величина сил P и Р должна опредеи ляться раздельно, так как однократно и двукратно прочеркнутая система может быть выполнена в качестве самостоятельных измерительных систем.

Реактивные силы R и R" находятся под влиянием соединения центральных тел 3, посредством которого осуществляется определенное уравновешивание.

Последнее зависит от соотношений симметрии систем (пригодно для специальных задач).

Схожим является также показанное на фиг. 8 решение, при котором сила P воздействует не симметрично, так что реактивные силы Калии R121 также не симметричны. Это отклонение должно учитываться при определении

1 размеров систем.

Показанные на фиг. 7 и 9 устройства могут применяться для большей части задач измерения. Выполнение измерительных систем согласно фиг. 7 на практике наглядно изображено на фиг. 10 и 11.

Показаны конструкции крюка, элементарные рамочные конструкции расположены по обеим сторонам крюка крана 17, Соединительные элементы 5

1093262

14размещены со втулками 7 в бугелях

18 крана. В находящемся между соединительными элементами 5 блоке

19 объединены соединительные элементы 4. Реактивная сила R действует Ь в осевой линии крюка 20, силы P u

P" лежат в плоскости симметрии бугеля 18 (на принцип работы не влияет то, что сила P и реактивная сила R здесь переставлены, так как у подъемных механизмов полезная сила является поднятой весовой силой, которая проявляется в качестве реактивной силы) .

Во втулках 7 находятся соединительные элементы 5, а также измерительные элементы 1 и соответственно 2, которые соединены центральными телами 3. Измерительные элементы, как и цейтральные тела 3 действуют вследствие жесткого соединения как одно тело.

Показанное на фиг. 10 и 11 сдвоенное динамометрическое устройство функционирует вследствие этого как крючковый бугель и одновременно воспринимает возникающую силу.

Практическое исполнение, представленное на фиг. 9, принципа показано на фиг. 12 и 13. При этом измерительные элементы 1, как и соединительные элементы 4 и соответственно 5, размещены симметрично по обеим сторонам центральных тел 3.

Таким образом, устройство согласно изобретению делает возможной передачу сил между различными частями конструкции. Одновременно может производиться нагрузка на сдвиг и изгиб, что делает возможным применение механического напряжения для целей техник и измерения.

1093262

1093262

1093262!

093262

10932б2у о,f0

10932б2

1 2

88ИППП Заказ 3298/47 Тизен 823 Подписное, Физлзал ППП ттПатент ° г.унт ород, ул.Проектная,