Способ определения динамических сил и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения динамических сил в механических системах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения пространственного положения вектора динамической силы, Цель достигается тем, что между силовоспринимающими элементами устанавливают три пьезодатчика силы, образующих нормалями к силовоспринимающим поверхностям трехмерный пространственный базис , измеряют амплитуды и фазы сигналов датчиков и по ним определяют вектор динамической силы Сила прикладывается к силовоспринимающим элементам, выполненным в виде основания I и крышки 3, причем внутренняя поверхность крышки и наружная поверхность основания выполнены в виде расположенных соосно правильных усеченных трехгранных пирамид, между которыми закреплены датчики 3 силы , при этом угол наклона боковых граней пирамид к плоскости основания выбирается в зависимости от угла, характеризующего возможное технологическое отклонение вектора максимальной чувствительности датчика силы от нормали и силсвоспрмнимающей поверхности. 2 с.п.ф-лы, 3 ил. -А (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспУБлик (я)з 6 01 1 1/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (и, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663733/10 (22) 20,03.89 (46) 30.11.91. Бюл, М 44 (72) В,Н.Бырин, В.В.Емельянов, Л,Т.Макаров, В.H,Ïàðõîìåíêo и В,И.Швеев (53) 531.781(088.8) (56) В.И.Полков. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов, Л.: Судостроение, 1974, с.40.

Вибрации в науке и технике, Справочник, М.; Машиностроение, 1981, т,5, гл.9. (54} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ ЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения динамических сил в механических системах, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения пространственного положения вектора динамической

„„SU „„1695151 А1 силы, Цель достигается тем, что между силовоспринимающими элементами устанавливают три пьезодатчика силы, образующих нормалями к силовоспринимающим поверхностям трехмерный пространственный ба. зис, измеряют амплитуды и фазы сигналов датчиков и по ним определяют вектор динамической силы. Сила прикладывается силовоспринимающим элементам, выполненным в виде основания и крышки 3, причем внутренняя поверхность крышки и наружная поверхность основания выполнены в виде расположенных соосно правильных усеченных трехгранных пирамидк между которыми закреплены датчики Э силы, при этом угол наклона боковых граней пирамид к плоскости основания выбирается в зависимости от угла, характеризующего еоеиокгноe технологическое отклонение вектора максимальной чувствительности I Г датчика силы от нормали и силовоспринимающей поверхности. 2 с.п.ф-лы, 3 ил, Между силавоспринимзющими элементами устанавливают силаизмерительное устройство, состоящее из трех датчиков сил, воспринимающих динамическое Воздействие со стороны нагружающих гаек и образующих нОрмалями к своим рабочим павеахностям рохмерныи престранственный базис, измеряют амплитуды и фазы электрич8ских сигналов, генерируемых чуВствительными элементами каждого датчика силы, а величину модуля и фазы вектора динамической силы определя от гафармуле

Цель изобретения — расширение функциОнзльных Воэможностей эа счет измере ния прастрачственного положения вектора

ДИНЗМИЧескай CI4R bl, На фиг,1 показано устройство для изме- 10 рения силы; на фиг.2,3 — устройство для измерения силы, вид сверху и сбоку, Способ реализуют следующим обра,,Г

Р =- (Ьх 4 F E r + F oz (Ро co a ° x . РоуговУ:v +(Faz сэвУ7)2 á = згсс1я 2 - ° 2 - 2 (ох в1п фгх) +(Fov з п Рг ) +(Foz з и фут )

2 сил определяются по заданным постоянным коэффициентам устройства по результатам его динамической градуировки, Способ определения динамических сил реализован силоизмерительным датчиком конструкции (фиг,2). Устройство состоит из основания 1, выполненного в виде усечен20 гFoó сов у1

P = агссоз (F0 COS pF

ЗО

4О

r Foz . ñîâ óà

"> = агссов —

,- Р, СОВ PF

I Ь!, I ку 1

Fox = - III —I,, Fov = — (-. -=, IKz I

Foz = ——

1 1

Изобретение относится к силаизмерительной технике и можЬТ найти применение для измерения динамических сил В точках взаимодействия механических систем, углы, образуемые вектором динамического воздействия с осями OX, OY, OZ прямоугольной системы координат OXYZ, жестко связанной с силоиэмерительным устройством определяют по формулам где Ео, PF — модуль и Фаза Вектора Динамической силы F(t), действующей на вход силаизмерительного устройства, Fox, Роу, Foz(p-x p v гк) модуль (фаза) вектор" динамических сил Ех(т), Гу®

Fz (7), действующих на входе силоизмерительнОГО страйствз вдОль координатных осей OX,OY,EYZ соответственно а, р, у — углы, образуемые вектором динамической силы F(t) с осями ОХ,07,OZ прямоугольной системы координат соответственно жестко связанной с силоиэмерител ьным устройством

Ох =(,Гйж) ЯУ =(„ -el)

PFz = (Ю.Г Phl)

Модули и фазы вектора динамических най правильной трехгранной пирамиды, на боковых гранях которой установлены чувствительные элементы 2 в виде пьезодатчиков с лы, воспринимающие динамическую нагрузку со стороны (внутренней поверхности) крышки 3, плотно прилегающей к поверхностям чувствительных элементов 2, Чувствительные элементы 2 имеют выводы 4, установленные на крышке 3. Основание 1 и крышка 3 стянуты нагружающими гайками 5 при помощи нагружающего винта 6.

Устройство работает следующим обраЗОМ, Силоиэмерительное устраиства саединяю1 с обьектом " учетом Обеспечсния. Надежной передачи подлежащих измерению динзмич8ских сил, При передаче динамической силы F(t) = йе(га 8"" " ") 8", изменяющейся па гармоническому закону с частотой в, через нагружаюшие гайки 5 и нагружающий винт 6 происходит колебательное смещение крышки 3 относительно основания 1. Колебательное дви кение крышки 3 приводит к деформациям чувствительных элементов 2, вырабатывающих электрические сигналы, которые снимаются выВОДОВ 4 на ВхОДы изм8рит8льнай аппаратуры (не показано).

Конструктивное исполнение силоиэмерительного устройства позволяет производить измерения компонент силы Fx, Fv, Fz при прочих равных условиях с учетом возможного технологического отклонения век1695151 тора максимальной чувствительности датчика силы от нормали к его рабочей поверхности ф, только при выполнении основания в форме правильной трехгранной призмы с уг- лом наклона боковых граней к плоскости основания в интервале ф«В<И вЂ” P (как правило для отечественных датчиков gP K 20 0) Формула изобретения

1, Способ определения динамических сил, заключающийся в том, что устанавливают датчик силы между силовоспринимающими элементами и измеряют амплитуду динамической силы, о т- л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения пространственного положения модуля и фазы вектора динамической силы, между силовоспринимающими элементами дополнительно устанавливают второй и третий датчики силы, при этом нормали к силовоспринимающим поверхностям датчиков силы образуют трехмерный пространственный базис, измеряют амплитуды и фазы сигналов второго и третьего датчиков силы, а также фазу сигнала первого датчика силы, а модуль и фазу динамической силы определяют по измеренным

25 значениям амплитуд и фаэ сигналов датчиков силы, 2. Устройство для определения динамических сил, содержащее силовоспринимающие элементы, выполненные в виде крышки и основания, и датчик силы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения и ространственного положения модуля и, фазы вектора динамической силы, . в него введены второй и третий датчик силы, а внутренняя поверхность крышки и наружная поверхность основания выполнены в виде. расположенных соосНо прави:,ьных усеченных трехгранных пирамид, соответствующие грани которых связаны между собой посредством датчиков силы, при этом угол наклона боковых граней к плоскости основания пирамиды выбирается в пределах где ф — угол, характеризующий возможное технологическое отклонение вектора максимальной чувствительности датчика силы от нормали к его силовоспринимающей поверхности, 1695151

Составитель А.Северин

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê

Редактор А.Долинич

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

Заказ 4155 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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