Способ измерений переменной силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерения переменной силы и для градуировки динамометров в квазистатическом режиме. Цель изобретения - повышение точности, достигается тем, что при нагружении динамометра 1 к нему в заданные моменты времени прикладывают дополнительные известные силы, например, с помощью грузов 3, определяют отношения амплитуд дополнительных сил к полученным изменениям сигнала динамометра 1, усредняют полученные отношения по диапазону измерения и определяют измеряемую силу по математической формуле. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11) (я) 5 С 0 1 L 25 /00 Г 4.

Й ьс 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4443360/24-10 (22) 20.06.88 (46) 30.03.90. Бюл. Ф 12 (72) А.Ф.Остривной и Н.С.Чаленко (53) 532.781(088.8) (56) Вишенков А.С, Методы и средства. аттестации, поверки и испытаний силоизмерительных приборов. M.: Изд-во стандартов, 1985.

Испытательная техника. — Справочник./Под ред. В.В.Клюева. Т. 2. N.:

Машиностроение, 1982, с. 531-532. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕННОЙ СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоиз2 мерительной технике и предназначено для измерения переменной силы и для градуировки динамометров в квазистатическом режиме. Цель изобретенияповышение точности, достигается тем, что при нагружении динамометра 1 к не-. му в заданные моменты времени прикладывают дополнительные известные силы, например, с помощью грузов 3, определяют отношения амплитуд дополнительных сил к полученным изменениям сигнала динамометра 1, усредняют полученные отношения по диапазону измерения и определяют измеряемую .силу по математической формуле. 2 ил.

1553865

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений переменной силы и градуи ровки динамометров в кваэистатичес5 ком режиме.

Целью изобретения является повьппение точности.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа измерений переменной силы; на фиг. 2 — вид ступенчатой функции.f(t), описывающей изменение дополнительной силы по вре,мени, и вид функции U(t), описывающей изменение выходного сигнала во время измерений.

Устройство для осуществления способа измерений переменной силы (фиг. 1) содержит динамометр 1, установленный на основании, силопередающую плиту 2, установленную на динамометре 1, пакеты 3 мер силы, соединенные с силопередающей плитой 2, ограничители 4 максимальных зазоров, расположенные между мерами силы, подъемное . уст- 25 ройство 5, расположенное под пакетами 3 мер силы, и регистри! рующее устройство 6. Силопередающая плита 2 выполнена в виде симметричного коромысла, а пакеты 3 мер, силы выполнены одинаковыми, с тем, чтобы вес мер силы прикладывался к, динамометру по его оси, исключая воздействие моментов силы, увели: чивающих погрешность измерений. Пример выполнения ограничителей максимальных зазоров 4 показан на правой, стороне фиг. 1 (в разрезе). При кра»нем нижнем положении подъемного устройства 5 меры силы в пакете 3 висят 4р свободно, зацепившись одна эа другую .посредством ограничителей 4 максжальных зазоров, свободно размещенных в полостях, выполненных s мерах силы.

Между мерами силы установлен необходимый зазор. При движении вверх подьемное устройство 5 одновременно поднимает меры силы so всех пакетах.

При этом .меры силы, начиная с нижней, последовательно ложатся на подъемное устройство, теряя связь с верхней частью пакета 3. При крайнем верхнем положении подъемного устройства 5 все меры силы лежат на подъемном устройстве, 1il9 имея связи с силОпередающей плитой 2.

Подъемное устройство 5 может быть ,выполнено в виде гидравлического или винтового домкрата, при этом скорость его перемещения можно регулировать, изменяя расход насоса или число оборотов приводного двигателя.

Регистрирующее устройство 6 может быть выполнено в виде быстродействующих датчиков наличия контактов между мерами силы, генератора меток .времени и запоминающего устройства. На вход запоминающего устройства подаются метки времени, сигналы с датчиков наличия контактов между мерами силы и выходной сигнал динамометра. Сигнал с датчиков наличия контактов между мерами силы служит для определения момента начала и конца скачка силы, действующей на динамометр. Такое регистрирующее устройство позволяет фиксировать в запоминающем устройстве изменение выходного сигнала во время измерений и моменты времени, в которые происходили скачки силы, амплитуды которых известны заранее (поскольку они равны весу соответствующих мер силы). В качестве генератора меток времени можно использовать генератор

Г3-49, в качестве запоминающего устройства — ЭВМ "Электроника-60", на которой удобно производить последующие расчеты.

Устройство (фиг. 1) реализует предлагаемый способ измерений переменной силы следующим образом.

Перед началом измерений фиксируют значение выходного сигнала дииамометра в отсутствие воздействия силы Б».

Затем подъемное устройство 5 переводят в крайнее нижнее положение. При этом меры силы свободно висят, зацепившись одна за другую посредством ограничителей 4 максимального зазора.

После этого к силопередающей плите 2 прикладывают измеряемую силу F(t) и одновременно включают подъемное устройство 5, скорость перемещения которого устанавливают такой, чтобы за заданное время измерений Т оно подняло все меры силы. При этом регистрирующее устройство 6 фиксирует в запоминающем устройстве моменты снятия очередных мер силы и выходной сигнал

I динамометра как функцию времени U(t).

После окончания измерений в регистрирующем блоке окажется информация о выходном сигнале U(t) в моментах появления скачков силы f(t) амплитуда которых равна весу соответствующих мер силы. При этом скачкообраз5 15 ные изменения дополнительной силы будут происходить практически мгновенно

Полученной измерительной информации достаточно для определения измеряемой силы на отрезке времени от 0 до Т.

Во время скачка ступенчатой функции f(t) на известное значение ьк; =f (t)-f (t-.), Т

Т где t-. и tт выбирают соответственно

1 1 до начала и после конца зафиксированного момента скачка, произойдет скачкообразное изменение выходного сигнала динамометра на

Т

aU; =U(t )-U(t ) ..

1 1

При этом за время дt; измеряемая сила изменится на значением; 4 UAt;, где V — верхний предел диапазона скоростей измеряемых сил.

Для точного измерения реакции динамометра на скачок силы необходимо выполнение неравенства ЬГ;(< рХ,, т.е.

af gt,i --<. Кроме того, время Ьй; доля но быть больше времени распространения упругой деформации в теле динамометра. В этом случае динамическими эффектами можно пренебречь. При скорости распространения упругбй деформации C=5000 м/с и длине динамометра

Ь=0,5 м это время составит 0,5:500=

=10 (с). Таким образом, gati удовлетворяет неравенству

- (

Ь ф;

Съ I .У ° (1)

После того как с учетом требуемой точности измерения силы выбраны про- межутки времени Ьй;, вычисляют следующие соотношения:

hf- Г Т =а+Ъ фБ; +2 (U(t-.) -U, )), (2)

i=1,2,...и где 0 — количество скачков ступенчатой функции; а и Ь вЂ” неизвестные коэффициенты градуировочной характеристики динамометра вида

53865 6 для измерений переменной силы обычно выбирают динамометры с линейной зависимостью выходного сигнала от приложенной силы.

Тогда измеряемая сила, может быть определена из соотношения

F(e)= (- + —, ) (()(Й)-() ) -Е(Й) °

1 н Ф;

N МУ о

i-(F(t)=а (U(t)-П.)-f(t), F=a (U Uo) +b (V-U ) 2 (3) Коэффициенты а, Ъ находят известньии методами конфлюэнтного анализа из соотношения (2).

Как правило, вторым членом в вы.ражении (3) можно пренебречь, так как

Из полученного соотношения видно, что измеряемая сила F(t) определяется без проведения предварительной градуировки динамометра, что упрощает про" цесс измерения и.повышает точность.

Кроме того, в процессе измерений одновременно получают градуировочную характеристику динамометра.

20 Формула изобретения

Способ измерений переменной силы, заключающийся в измерении выходного сигнала динамометра при отсутствии

25 нагрузки, нагружении динамометра и измерении его выходного сигнала, о тл и ч- а ю шийся тем, что, с целью повышения точности процесса нагружения в заданные фиксированные моменты времени, отсчитываемые с начала нагружения, на динамометр воздействуют дополнительными силами с заданньичи амплитудами, определяют вызванные этими воздействиями изменения выходного сигнала динамометра, определяют отношения амплитуд дополнительной силы к полученным изменениям выходного сигнала в каждый фиксированный момент времени, находят среднее ариф40 метическое полученных отношений и определяют измеряемую силу из соотношения

45 где а - среднее арифметическое отношений амплитуд дополнительной силы к соответствующим изменениям выходного сигнала; (t) â€,цополнительная сила;

U(t) — выходной сигнал динамометра;

U() — выходной сигнал динамометра в отсутствие нагрузки, при этом скорость изменения дополни ". тельной силы выбирают больше отношения верхнего предела диапазона скоростей изменения измеряемой силы к требуемой погрешности измерений.

II 1 (11!

Составитель В. Годэиковский

Редактор А.Маковская Техред Л. Олийнык Корректор М.Максимишинец

Заказ 452 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101