Устройство для настройки акселерометров

 

Использование: приборостроение, устройства для настройки акселерометров. Сущность изобретения: шкивы 6 и 10 выполнены взаимно развязанными. Шкивы 6 меньшего диаметра установлены на осях 8 в подшипниках 7 качения. На гибкой связи 5, охватывающей шкивы 6 меньшего диаметра , установлена дополнительная платформа 1 с акселерометром 2 После отведения фиксатора 12 (разаретирование устройства) платформа 1 с акселерометром 2, поднятые на заданную высоту, будут перемещаться вниз с заданным ускорением, меньшим Ig, определяемым соотношением масс грузов 3 и 4 и моментом инерции шкивов 6 и 10. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 Р 21/00

ГО СУДА Р СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3

;ч

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704101/10 (22) 12.06.89 (46) 30.09.92, Бюл, N 36 (71) Научно-исследовательский институт точной механики (72) Л.А, Феофанов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 1203441, кл, G 01 P 21/00, 1986, 2, Авторское свидетельство СССР № 489039, кл. G 01 P 21/00, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ (57) Использование: приборостроение, устройства дл s н а строй ки а кселе рометров.

„„. Ы„„1765774 А1

Сущность изобретения : шкивы 6 и 10 выполнены взаимно развязанными. Шкивы 6 меньшего диаметра установлены на осях 8 в подшипниках 7 качения. На гибкой связи

5, охватывающей шкивы 6 меньшего диаметра, установлена- допблнительная платформа 1 с акселерометром 2, После отведения фиксатора 12 (разаретирование устройства) платформа 1 с акселерометром

2, поднятые на заданную высоту, будут перемещаться вниз с заданным ускорением, меньшим Ig, определяемым соотношением масс грузов 3 и 4 и моментом инерции шкивов 6 и 10. 1 ил.

1765774

10

20

Изобретение относится к приборостроению, а точнее — к устройствам для градуировки и проверки акселерометров направленной и сфери:еской чувствительности с настройкой меньше и больше Ig.

Для пояснения рассмотрим устройство и принцип действия акселерометров направленной и сферической чувствительности с настройкой меньше и больше Ig.

Например, типовую конструкцию акселерометра направленной чувствительности

МЕ3.602.013 и вариант акселерометра сферической чувствительности.

Конструкция акселерометра направленной чувствительности.

Акселерометр состоит из корпуса, инерционного тела, пружины, контактов, изоляционной прокладки, стопорного винта, втулки, Принцип действия следующий.

При действии инерционной силы инерционное тело преодолевает действие силы пружины и перемещается до замыкания контактов величина настройки определяется силой пружины, фиксация пружины в растянутом состоянии производится при помощи стопорного винта, установленного во втулке, Конструкция акселерометра сферической чувствительности, где чувствительным элементом является ртуть.

Акселерометр состоит из корпуса, который является сферическим контактом, внутреннего контакта, выводов, изоляторов, ртути, Принцип действия следующий.

При действий силы земного тяготения и в отсутствие инерционной силы ртуть будет находиться внизу, поверхность ртути будет горизонтальна, межконтактный зазор будет равен д. При уменьшении гравитационной силы, например при движении акселерометра с некоторым ускорением вниз ртуть за счет сил молекулярного сцепления будет стремиться занять форму шара. Произойдет замыкание контактов. При полной несовместимости ртуть приобретает форму шара (контакт выполняется из материала, смачиваемого ртутью), электрическая цепь окажется замкнутой.

При настройке акселерометров с ускорением как больше, так и меньше Ig, широкое применение имеют ротационные установки, Примером такой установки может служить установка РУ 5/300. Установка включает в себя станину с мотором, вал, вращающийся от мотора, стол, жестко закрепленный на валу и вращающийся в горизонтальной плоскости, испытуемый акселерометр крепится на столе на расчет.ном радиусе так, что центробежная сила направлена по оси инерционного тела акселерометра и в сторону его движения, Принцип работы установки состоит в том, что при увеличении числа оборотов стола воздействие центробежной силы на инерционное тело будет возрастать и по достижении необходимой величины вызовет перемещение инерционного тела, а следовательно, и срабатывание акселерометра.

Эта установка имеет недостаток, который заключается в том, что при настройке акселерометров направленной чувствительности с настройкой меньше Ig она дает погрешность не менее 10% за счет наличия трения скольжения при перемещении инерционного тела, так как сила тяжести, действующая на инерционное тело, направлена перпендикулярно центробежной силе, Проверять акселерометры сферической чувствительности с настройкой меньше Ig не представляется возможным из-за наличия гравитационной силы, направленной перпендикулярно центробежной силе, Устройство для проверки акселерометров по (1).

1, Устройство, содержащее горизонтальное основание, установленный на нем двухстепенной карданов подвес, снабженный приводом вращения каждой рамки, включающим в себя электродвигатель, установленный соосно оси вращения рамки, приборный стол с проверяемым акселерометром, закрепленный во внутренней рамке карданова подвеса, и образцовый акселерометр в блоке управления приводом обеих рамок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности при задании малых ускорений, оси вращения рамок подвеса установлены под углом 45 к основанию, а ось чувствительности акселерометра в исходном состоянии перпендикулярна осям вращения рамок карданова подвеса.

2. Устройство по и, 1 отличается тем, что привод вращения каждой рамки выполнен в виде двух маховиков, закрепленных на валах электродвигателей, установленных симметрично относительно геометрического центра подвеса на противоположных сторонах рамки, Данное устройство по сравнению с ротационной установкой имеет преимущество в части обеспечения повышенной точности при настройке акселерометров направленной чувствительности с ускорением меньше

ig, но имеет существенный недостаток, который состоит в том, что это устройство не позволяет производить настройку акселерометров сферической чувствительности с ускорением меньше Ig и акселерометров с настройкой больше lg, 1765774

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (2), которое и принимается за про1отйп по наибольшему количеству общих признаков, Устройство по (2) содержит платформу 5 для крепления градуируемого акселерометра и привод платформы, состоящий из падающего груза и двух установленйых один над другим идентичных узлов, соСтавленных не менее чем из двух жестко связанных шкивов 10 различного диаметра, охваченных элементами гибкой связи.

- Устройство работает следующим образом.

:-:- Падающий под действием силы тяжести 15 груз через элемент гибкой связи, охватывающий узлы по шкивам радиуса r, приводит эти узлы во вращение, которое через элемент гибкой связи, охватывающей узлы, передается на шкивы радиусом R, что 20 приводит в движение платформу, при этом ускорение платформы в Rlг раз больше ускорения падающего груза.

Ускорение акселерометра будет определяться по формуле 25 вакс = я (" + 2)

R (1) где аякс — ускорение акселерометра, м/с; г.

g — ускорение свободно падающего тела

9,8 м/с; 30

R — ради,с большого шкива, м; . r — радиус меньшего шкива, м.

Эта установка имеет недостаток, который состоит в том, что на ней нельзя производить настройку акселерометров направ- 35 ленной и сферической чувствительности с ускорейием меньше Ig.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности настройки 40 акселерометров направленной и сферической чувствительности с ускорением меньше Ig.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее две группы шкивов, располо- 45 женных на взаимно параллельных осях, две гибкие связи между шкивами, на которых закреплены платформа с градуируемым акселерометром и груз, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона изме- 50 рения в сторону нижних пределов ускорений, в него введены две дополнительные платформы, дополнительный груз, съемные фиксаторы и стопор с пальцем, связанный с основанием, причем одна из дополнитель- 55 ных платформ и платформа с градуируемым акселерометром, на обеих из которых закреплены грузы, расположены на одной охватывающей шкивы меньшего диаметра гибкой связи симметрично друг другу относительно точки, лежащей на середине оси, соединяющей центры шкивов, а другая дополнительная платформа расположена на гибкой связи шкивов большего диаметра, при этом в каждой группе шкивов шкив большего диаметра жестко закреплен на оси, а шкив меньшего диаметра связан с той же" осью через*"подшийники качения, а в обоих шкивах каждой группы выполнено не менее двух пар соосн ых друг другу сквозных отверстий, в бтверстии одной пары, выполненном в шкиве меньшего диаметра, установлен палец стопора, а съемные фиксаторы размещены в отверстиях других пар обеих групп шкивов.

Признак 1. Шкивы выполнены взаимно развязанными, признак нов по отношению к прОтотипу, известен из других технических решений, служит для исключения влияния момента инерции шкива большего диаметра, что совместно с признаками 2 — 5 обеспечивает достижение эффекта, заключающегося в расширении функциональных возможностей за счет настройки акселерометров с ускорением меньше Ig.

Признак 2, Шкивы меньшего диаметра установлены на осях на подшипниках качения, признак нов по отношению к llpoTQTM пу, выполняет свои известные функции, но необходим для работоспособности устройства, так как исключает трение скольжения, что совместно с 1, 3, 4 и 5 обеспечивает достижение цели.

Признак 3. На гибкой связи, охватывающей шкивы меньшего диаметра, установлена дополнительная платформа, расположенная симметрично относител ьно точки, лежащей на середине оси, которая лежит в плоскости гибкой связи и пересекает оси шкивов, признак нов по отношению к прототипу, неизвестен из других технических решений, служит для крепления дополнительной массы, обеспечивающей заданное ускорение движения платформы. что совместно с признаками 1, 2, 4 и 4 обеспечйвает достижение цели.

Признак 4, В шкивах каждого из узлов выполнено не менее двух отверстий, располбженных на одном диаметре, в отверстии нижнего узла, которое находится в нижнем положений, расположен палец стопорного устройства. Признак нов по отношению к прототипу, неизвестен из других технических решений, служит для фиксации устройства во взведенном положении и совместно с признаками i. 2, 3, 5 обеспечивает достижение цели, Признак 5. Съемные фиксаторы новы по отношению к прототипу, выполняют свою известную функцию, но установленные в от1765774 верстие нижнего узла, находящееся в верхнем положении, обеспечивают возможность подъема платформы с акселерометром в верхнее положение при настройке датчиков с ускорением меньше Ig и возможность проверки акселерометров с ускорением больше

Ig, а установленные в отверстиях верхнего узла сцепляют шкивы для обеспечения возможности проверки акселерометра с ускорением больше Ig, т.е, обеспечивают выполнение работы, которая выполнялась прототипом.

Таким образом, признак служит для непосредственной цели изобретения, заключающийся в расширении функциональных возможностей за счет возможности настройки акселерометров с ускорением меньше lg с использованием максимального хода акселерометра между шкивами.

Таким образом, все вышепсречисленные признаки являются существенными, так как необходимы для достижения цели— расширения функциональных возможностей устройства за счет возможности настройки акселерометров с ускорением как больше, так и меньше Ig, с использованием максимального хода акселерометра между шкивами.

На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.

Устройство содержит две платформы 1, на одной из которых закреплен акселерометр 2 и груз m1 3, на другой — груз mz 4.

Платформы 1 закреплены на гибкой связи 5, охватывающей два шкива 6,,закрепленные на подшипниках 7, посаженных на осях 8.

На осях 8 посредством шпонок 9 закреплены два шкива 10, шкивы 10 могут быть сцеплены со шкивами 6 посредством фиксатора

11, проходящего в отверстия в шкивах, расположенных на одном радиусе. Стопор 12 .служит для фиксации шкива 6, которая осуществляется путем установки пальца стопора в нижнее отверстие шкива 6, Платформа

13 закреплена на гибкой связи 14, охватывающей два шкива 10, платформа и гибкая связь используются только при настройке акселерометров с ускорением больше Ig.

Подготовка к работе и принцип действия следующие.

Снимают гибкую связь 14, охватывающую шкивы 10. Платформу 1, подвешенную на гибкой связи 5 с правой стороны, опускают вручную вниз, при помощи фиксатора 11 скрепляют шкивы 6 и 10, затем шкивы фиксируют стопором 12.

На платформе 1, находящейся с правой стороны шкива, закрепляют груз 3 и акселерометр 2, Освобождают стопор 12, включают мотор, привод которого соединен с

55 нижней осью 8 (на чертеже не r;,oêàçàí) и поднимают платформу 1 на заданную высоту. Выключают мотор и заводят палец стопора 12 в отверстие шкива 6. На платформе

1, находящейся с левой стороны шкива, закрепляют груз и вынимают фиксатор 11, установка готова к действию. Отводят стопор

12 в правое положение (показано пунктиром), платформа 1 с акселерометром 2 будет перемещаться вниз с заданным ускорением, Пройдя расчетное состояние, платформа при помощи тормозного устройства (на чертеже не показано) остановится, Ускорение акселерометра рассчитывается по формуле вакс = g(1 - ), (2) — +m +m2

1 гг где aaKc — ускоуение, действующее на акселерометр, мlс;

g — ускорение свободного падения тела (9 8 м/с );

m> > п1г:

m< — масса, закрепленная на платформе с акселерометром, кг;

m2 — масса, закрепленная на платформе без акселерометра, кг;

I — момент инерции двух шкивов, кг.м.с; г, r — радиус шкивов, м.

Таким образом, ускорение, действующее на акселерометр, будет уменьшаться от

ig до заданной величины.

Настройка акселерометра направленной чувствительности будет производиться следующим образом. Акселерометр на платформе устанавливают вертикально контактами вниз, в исходном состоянии контакты будут замкнуты, так как на инерционное тело действует сила земного тяготения Ig. При движении вниз ускорение, действующее на инерционное тело, будет уменьшаться до определенной величины, определяемой соотношением масс m< и гпг, при заданном ускорении пружина поднимает инерционное тело на некоторую величину, контакты разомкнутся, в данном случае настройка будет определяться по размыканию контактов.

Последовательность настройки акселерометра сферической чувствительности следующая, Акселерометр устанавливают на платформу s любом положении, контакты разомкнуты.

При уменьшении ускорений до заданной величины поверхность ртути будет приближаться к сфере, произойдет замыкание контактов.

1765774

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для настройки акселерометров, содержащее две группы шкивов, расположенных на взаимно параллельных осях, две гибкие связи между шкивами, на которых закреплены платформа с градуируемым

Составитель Л, Феофанов

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Заказ 3383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Для подготовки установки к проверке акселерометров с настройкой больше Ig необходимо проделать следующую работу.

Шкивы 6 и 10, находящиеся на верхней и нижней осях, скрепляют при помощи фиксаторов 11, на концы фиксаторов устанавливают ограничители от выпадения фиксаторов (например, штифт или гайку), на шкивы 10 надевают гибкую связь 14, палец стопора 12 выводят из отверстия в шкиве 6.

Дальнейшая работа аналогична работе прототипа.

Использование изобретения позволяет за счет расширения функциональных возможностей существующего устройства, предназначенного для настройки акселерометров с ускорением больше Ig, производить настройку акселерометров с ускорением меньше Ig, включая акселерометры сферической чувствительности, акселерометром и груз, о т л и ч а ю щ е ес я, тем, что, с целью расширения диапазона, измерения в сторону нижних пределов ускорений, в него введены две дополнительные

5 платформы, дополнительный груз, фиксаторы и стопор с пальцем, связанный с основанием, причем одна из дополнительных платформ и платформа с градуируемым акселерометром, на обеих из которых закреп10 лены грузы, расположены на одной охватывающей шкивы меньшего диаметра гибкой связи симметрично друг другу относительно точки, лежащей на середине оси, соединяющей центры шкивов, а другая до1S полнительная платформа расположена на гибкой связи шкивов большего диаметра. при атом в каждой группе шкивов шкив большего диаметра жестко закреплен на оси, шкив меньшего диаметра связан с той

20 же осью через подшипники качения, а в обоих шкивах каждой группы выполнено не менее двух пар соосн ых друг другу сквозных отверстий, в отверстии одной пары, выполненном в шкиве меньшего диаметра, уста25 новлен палец стопора, а съемные фиксаторы размещены в отверстиях других пар обеих групп шкивов,