Упругий подвес для прецизионного прибора

 

Использование: изобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано в качестве подвеса для прецизионного прибора, либо испытательного стенда. Цель изобретения - улучшение эксплуатационных возможностей . Для достижения данной цели в подвесе соединения упругих лент с внутренними стаканами выполнены разъемными. Причем ленты лишены свободы вращения в коаксиальных стаканах относительно своих продольных осей посредством направляющих. При этом как внутренние стаканы, так и наружные жестко связаны между собой рамой и основанием. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ E С КИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 12 В 3/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О

Ф

СО

О (21) 4881903/21 (22) 11.11.90 (46) 07.03.93. Бюл. № 9 (71) Томский политехнический институт им, С,М,Кирова (72) В,И.Ветренко, А,Н.Гормеков, А,В.Фролов, Ю. М, Камашев и В, Я. Скорых (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11669966778822, кл. F 16 F 3/10, 1989. (54) УПРУГИЙ ПОДВЕС ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ПРИБОРА (57) Использование: изобретение относится к точному машиностроению и приборостроИзобретение относится к точному машиностроению и приборостроению и может быть использовано в качестве подвеса для прецизионного прибора, либо испытательного стенда.

Цель изобретения — повышение производительности труда в процессе сборки и регулировки конструкции, увеличение крутильной жесткости относительно осей, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси вращения подвеса, и устранение влияния на измерение физических величин погрешностей настройки подвеса на упругих элементах.

На фиг.1 и 2 изображен предлагаемый подвес; на фиг.3 и 4 — схемы к расчету жесткости ленты, Подвес содержит основание 1, выполненное в виде платформы с двумя вертикальными стойками, раму 2, упругие опоры, представляющие собой два коаксиально расположенных друг относительно друга Ы 1800480 А1 ению и может быть использовано в качестве подвеса для прецизионного прибора, либо испытательного стенда. Цель изобретения— улучшение эксплуатационных возможностей. Для достижения данной цели в подвесе соединения упругих лент с внутренними стаканами выполнены разъемными, Причем ленты лишены свободы вращения в к аксиальных стаканах относительно своих продольных осей посредством направляющих, При этом как внутренние стаканы, так и наружные жестко связаны между собой рамой и основанием, 4 ил, (внутренние и наружные) стакана 3, 4 и 5, 6, связанные между собой шестью упругими лентами 7 — 12, смещенными одна относительно другой вдоль оси стаканов и равномерно расположенными в плоскости, перпендикулярной оси стаканов, под углами в 120". Вдоль оси опор между внутренними 3, 4 и наружными 5, 6 стаканами установлены упругие торсионы 13 и 14, один конец которых жестко крепится к внутренним стаканам 3 и 4, а по второму концу свободно перемещаются подвижные втулки

15 и 16 при помощи гаек 17 и 18. Рама 2, предназначенная для размещения полезной нагрузки, крепится к внутренним стаканам 3 и 4, а основание 1 своими вертикальными стойками к наружным стаканам 5 и 6.

Подвес снабжен шестью устройствами нагружения-перемещения упругих лент 7—

12, выполненными в виде дифференциальных винтовых передач, винты 19 которых

1800480 жестко закреплены на заделках упругих лент, перемещаемых гайками 20 в радиальном направлении, Гайки 20 наружными резьбами ввинчены в корпуса 21 натяжных устройств, закрепленных на наружных стаканах 5 и 6 опор, Все шесть лент имеют безлюфтовую составляющую 22 в наружных стаканах.

Для повышения технологичности конструкции, уменьшения времени сборки и уменьшения погрешности измеряемых физических величин подвес снабжен разъемными соединениями упругих лент 7, 8, 9, 10, 11, 12 с внутренними стаканами 3, 4, выполненными в виде винтов 23, жестко закрепленных на заделах упругих лент и фиксирующих гаек 24. Все шесть лент также снабжены направляющими 25 во внутренних стаканах подвеса, Направляющие 25 и

22 выполнены таким образом, что упругие ленты лишены свободы вращения в коаксиальных стаканах относительно своих продольных осей при вращении гаек 20 и 24.

В данном примере направляющие 25 и

22 представляют собой в сечении квадрат.

Для упрощения сборки конструкции на наружных стаканах 5, 6 выполнены вырезы 26 диаметрально устройствам нагружения-перемещения и соосно продольным осям упругих лент. Эти вырезы необходимы для свободного доступа к гайкам 24 в процессе сборки подвеса.

Опора собирается следующим образом, На заделки 19 навинчиваются гайки 20 вместе с корпусами 21 устройств нагружения-перемещения. Затем ленты направляющими 25 и 22 устанавливаются во внутренних и наружных стаканах, Гайкой 24 производится фиксация ленты во внутренних стаканах вдоль ее продольной оси. Головка гайки 24 может быть выполнена под ключ, которым и производится затяжка этой гайки через отверстие 26 в наружном стакане.

Подвес работает следующим образом.

Для создания требуемого момента противодействия необходимо подвергнуть ленты растягивающему либо сжимающему усилию, которое создается посредством вращения гайки 20 (фиг.2), При вращении этой гайки возможна закрутка ленты на угол р (фиг.3) относительно своей продольной оси, Это приводит к изменению изгибной жесткости Н = Ei, а следовательно, к изменению радиуса кривизны: он станет больше при повороте внутреннего стакана относительно наружного на один и тот же угол до закрутки и после закрутки ленты, Таким образом при повороте внутреннего стакана относительно наружного произойдет смещение оси вращения на величину ЛХ (фиг.4) от первоначального положения, обусловленное различной изгибной жесткостью лент, что недопустимо в подвесах прецизионных приборов. Введение направляющих 22 и 25, лишающих упругие ленты свободы вращения относительно

10 своей продольной оси, приводит к устранению погрешности настройки подвеса, что в конечном итоге уменьшает погрешность физических величин.

Пример. При закрутке ленты на угол р происходит изменение жесткости ленты

Н (фиг,3).

Для незакрученной ленты Н = Е Iy, где

131

I = — — осевой момент инерции сечения;

12

Š— модуль упругости.

Для закрученной ленты Н = Е Iу ..

I = ly cos p+ Iz sin p — Yz y sin

l 2 . ° 2, ° 2

b h где lz=, Izy= fy zdF=0.

12

Допустим, что лента закрутилась на угол р= 1 . При следующих параметрах опоры

30 (фиг.3, фиг.4) 1. = Я1 + R2; а = 5 = 1 /Я1; h = 1,5"

10 м; b=2010 м; R)=1510 м; R2=60 ..10-3 м, T — усилие предварительного нагружения, P = 3 угол поворота внутреннего кольца относительно наружного, 35 Тогда осевой момент инерции сечения ленты до закрутки

ly= 056 10 M

40 Первоначальная жесткость

Н = 11877 10 Н м, Осевой момент инерции сечения ленты

45 после закрутки

ly = 058 10 M

Жесткость после закрутки

Н=12296 10 Н м.

Как видно из расчетов жесткость ленты увеличилась.

Первоначальный момент противодейст55 вия ленты подсчитаем по формуле

М вЂ” chaR +tha Т /3, Мпр

I с h а(-г+а) — cha

1800480

Мпр = 0,606 Н м. д .и г

Фиг. 1 гО 2

Вид Б гдеЛ =1, Мпр= 0,591 Н M.

/ El

Момент противодействия после закрутки ленты

Первоначальный радиус кривизны при повороте внутреннего стакана относительно наружного на угол P= 3 ; 1/R = M ð/H или

R=2M,àR =203м, Как видно из вычислений, радиус закрученной изгибаемой ленты увеличился на 30 мм. Это изменение повлечет за собой к возникновению дополнительных радиальных усилий, что в конечном итоге приведет к смещению оси вращения рамы 2.

Таким образом предлагаемый подвес по сравнению с прототипом позволяет размещать нагрузку без ее уравновешивания, быстро производить сборку подвеса и замену неисправных упругих лент, а также устранить погрешности настройки подвеса, что в конечном итоге приводит к более достоверным измерениям физических величин.

Формула изобретения

Упругий подвес для прецизионного прибора, содержащий опору, выполненную в виде двух коаксиально расположенных ста5 канов, связанных между собой упругими лентами, равномерно размещенными в плоскости, перпендикулярной к оси стаканов, и смещенными одна относительно другой вдоль оси стаканов, средства нагружения

10 упругих лент, регулируемые по длине осевые торсионы, связывающие днища стаканов, направляющие упругих лент, размещенные в наружном стакане опоры, отличающийся тем, что, с целью

15 улучшения эксплуатационных возможностей, он снабжен дополнительной опорой, выполненной аналогично основной и размещенной зеркально относительно нее, упругие ленты каждой опоры снабжены

20 дополнительными направляющими во внутренних стаканах, соединения упругих лент с внутренними стаканами выполнены разьемными, причем внутренние стаканы основной и дополнительной опор между собой и

25 наружные стаканы основной и дополнительной опор между собой жестко соединены конструктивными элементами.

Фиг. Э

Фиг, 4

Составитель В.Ветренко

Редактор Т,Орловская Техред М.Моргентал Корректор Н.Гунько

Заказ 1167 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