Эталонная силовоспроизводящая машина прямого нагружения

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при производстве и испытаниях весоизмерительных и силоизмерительных приборов. Устройство содержит вертикальную ферму, на которой установлена опора нагружения, и механизм нагружения, установленный на основании вертикальной фермы, датчики нагружения. Опору нагружения охватывает реверсор, прикрепленный к верхней грузовой платформе гиредержателя, состоящий из грузовых платформ, расположенных одна под другой вдоль вертикальной оси, совпадающей с линией действия номинальной силы, задаваемой силовоспроизводящей машиной, и соединенных штоками. Нижняя платформа гиредержателя опирается на нижнюю опорную платформу. Датчики нагружения установлены на механизме нагружения, опорная платформа установлена на датчиках нагружения. Нижний конец каждого штока жестко соединен с соответствующей платформой, верхний конец пропущен в отверстие, выполненное в вышележащей платформе с возможностью вертикального перемещения. На нижнем конце каждого штока выполнены ограничители вертикального перемещения платформ, а на верхнем конце каждого штока размещены с возможностью перемещения вдоль штока и фиксации на нем другие ограничители вертикального перемещения платформ. Фиксаторы установлены соответственно на платформах с возможностью блокировки перемещения штоков в отверстиях соответствующих вышележащих грузовых платформ. Фиксаторы выполнены в виде полушайб, высота которых равна длине свободного перемещения вышерасположенной платформы, а фиксаторы каждой платформы могут быть жестко соединены между собой. Технический результат заключается в высокой достоверности калибровки, ускорении калибровки и точности измерения ползучести тензометрических датчиков. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к технике градуировки тензометрических датчиков силы и может быть использовано при производстве и испытаниях весов промышленного назначения, в особенности для взвешивания больших масс грузов, в частности, при градуировке весоизмерительных и силоизмерительных приборов.

Известна эталонная силовоспроизводящая машина прямого нагружения, содержащая гиредержатель с набором гирь и механизмом нагружения со штоком, выполненный в виде последовательно сопряженных и соединенных подвижно относительно друг друга вдоль вертикальной оси и связанных со штоком механизма нагружения разъемных звеньев известной массы, каждое из которых содержит полый цилиндр с конусным отверстием в дне, обращенным вверх, и крышку, расположенную в верхней части цилиндра, с закрепленным на ней снаружи штоком, свободно пропущенным в конусное отверстие полого цилиндра последующего звена и снабженным на конце съемной конусной головкой, сопряженной с конусным отверстием (см., напр., авт. свид. СССР №588473, Мкл. G 01 G 1/28 от 06.06.76 г.).

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, что обусловлено наличием единственного и расположенного по центру штока, сопрягаемого с отверстием предыдущего звена, что не позволяет использовать дополнительные грузы на этих звеньях.

Известна эталонная машина прямого нагружения, содержащая грузовую раму с закрепляемым на ней тензометрическим датчиком и опорный опускающий механизм с платформой, на которой устанавливаются эталонные гири (груз). После установки груза платформа опускается и груз оказывается подвешенным на поверяемом тензодатчике. Если масса груза велика, напр. 5 или 20 тонн, то гиредержатель выполняют составным из отдельных платформ, накладываемых друг на друга и соединяемых последовательно болтами с гайками или грибковыми захватами (см., напр. авт. свид. СССР №647523, Мкл. G 01 G 1/28, G 01 G 21/26). При опускании платформы масса груза постепенно, по частям прикладывается к испытуемому тензодатчику, что позволяет производить точную калибровку последнего.

Однако такое выполнение эталонной машины прямого нагружения ограничивает ее функциональные возможности, т.к. не позволяет изменять последовательность нагружения тарируемого тензодатчика.

Наиболее близким к предложенному является эталонная силовоспроизводящая машина прямого нагружения, содержащая вертикальную ферму, на которой установлена опора нагружения, которую охватывает реверсор, прикрепленный к верхней грузовой платформе гиредержателя, состоящего из грузовых платформ, расположенных одна под другой вдоль вертикальной оси, совпадающей с линией действия номинальной силы, задаваемой эталонной силовоспроизводящей машиной и соединенных штоками, нижний конец каждого штока жестко соединен с соответствующей платформой, верхний конец пропущен в отверстие, выполненное в вышележащей платформе с возможностью вертикального перемещения, на нижнем конце каждого штока выполнены ограничители вертикального перемещения платформ, а на верхнем конце каждого штока размещены с возможностью перемещения вдоль штока и фиксации на нем другие ограничители вертикального перемещения платформ, механизм нагружения, установленный на основании вертикальной фермы (см., напр., авт. свид. СССР №1204948, Мкл. G 01 G 1/28 от 12.07.84 г.), однако и это устройство не позволяет оперативно изменять программу нагружения испытуемого прибора. Также затруднительно осуществить автоматизацию процесса измерения и контроля.

Целью изобретения является увеличение числа режимов нагружения эталонной машины прямого нагружения без перекладывания грузов на платформах машины, что обеспечивает возможность повышения достоверности калибровки, ускорения калибровки и повышение точности измерения изменения сигнала во времени при номинальной нагрузке ("ползучести") тензометрических датчиков за счет выполнения различных программ нагружения, и возможность полной автоматизации процесса работы, т.е. повышение функциональных возможностей устройства и повышение удобства эксплуатации.

С этой целью в эталонную силовоспроизводящую машину прямого нагружения, содержащую вертикальную ферму, на которой установлена опора нагружения, которую охватывает реверсор, прикрепленный к верхней грузовой платформе гиредержателя, состоящего из грузовых платформ, расположенных одна под другой вдоль вертикальной оси, совпадающей с линией действия номинальной силы, задаваемой эталонной силовоспроизводящей машиной и соединенных штоками, нижний конец каждого штока жестко соединен с соответствующей платформой, верхний конец пропущен в отверстие, выполненное в вышележащей платформе с возможностью вертикального перемещения, на нижнем конце каждого штока выполнены ограничители вертикального перемещения платформ, а на верхнем конце каждого штока размещены с возможностью перемещения вдоль штока и фиксации на нем другие ограничители вертикального перемещения платформ, механизм нагружения, установленный на основании вертикальной фермы, введены нижняя опорная платформа, датчики нагружения и по числу штоков фиксаторы, датчики нагружения установлены на механизме нагружения, опорная платформа установлена на датчиках нагружения, нижняя платформа гиредержателя опирается на нижнюю опорную платформу, фиксаторы установлены соответственно на платформах с возможностью блокировки перемещения штоков в отверстиях соответствующих вышележащих грузовых платформ. Фиксаторы выполнены в виде полушайб, высота которых равна длине свободного перемещения вышерасположенной платформы, фиксаторы каждой платформы могут быть жестко соединены между собой, а также введен дополнительный механизм нагружения, содержащий тягу, узел вертикального перемещения тяги, зацеп, одна часть которого прикреплена к нижнему концу тяги, а комплиментарная ей часть тяги прикреплена к реверсору, узел вертикального перемещения тяги установлен на верхней части вертикальной фермы и снабжен датчиком нагружения, причем тяга может быть выполнена составной и соединена вставкой, а грузовые платформы выполнены в виде рам, причем рамы платформ выполнены коробчатыми из коррозионно-стойкого материала и могут быть заполнены тяжелым металлом, а на противоположных сторонах платформ могут быть выполнены симметрично расположенные фиксирующие отверстия, а также в устройство введена термокамера, в которой размещены опора нагружения и вставка.

Совокупность существенных признаков заявляемой эталонной силовоспроизводящей машины прямого нагружения не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что заявляемая эталонная силовоспроизводящая машина прямого нагружения соответствует критерию "новизна" и имеет изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг 1 показан общий вид предлагаемого устройства; на фиг.2 - место "А" на фиг.1 с незастопоренной платформой; на фиг.3 - то же, место с застопоренной платформой; на фиг.4 - вид Б на фиг.2 с двумя положениями фиксатора; на фиг.5 - вариант исполнения фиксатора; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 - выполнение дополнительного механизма нагружения.

Устройство содержит вертикальную ферму 1, на которой установлена опора 2 нагружения, которую охватывает реверсор 3, представленный на чертеже ригелем 4 и шпильками 5, прикрепленный к верхней грузовой платформе 6 гиредержателя, состоящего из грузовых платформ 6, 7, 8, расположенных одна под другой вдоль вертикальной оси 9, совпадающей с линией действия номинальной силы, задаваемой эталонной силовоспроизводящей машиной и соединенных штоками 10, нижний конец 11 каждого штока 10 жестко соединен с соответствующей платформой 7, 8, верхний конец 12 каждого штока 10 пропущен в отверстие 13, выполненное в вышележащей платформе 6, 7 с возможностью вертикального перемещения, основание 14 верхнего конца 12 каждого штока 10 является нижним ограничителем вертикального перемещения вышележащих платформ 6, 7, а на верхнем конце 12 каждого штока 10 размещены с возможностью перемещения вдоль верхнего конца 12 штока 10 и фиксации на нем другие ограничители 15 вертикального перемещения вышележащих платформ, механизм 16 нагружения, установленный на основании 17 вертикальной фермы 1, опорную платформу 18, датчики 19 нагружения и по числу штоков 10 фиксаторы 20, датчики 19 нагружения установлены на механизме 16 нагружения, опорная платформа 18 установлена на датчиках 19 нагружения, нижняя платформа 8 гиредержателя опирается на опорную платформу 18, фиксаторы 20 установлены соответственно на грузовых платформах 6, 7 с возможностью блокировки перемещения штоков 10 в отверстиях 13 соответствующих грузовых платформ.

На чертеже фиг.3 и 4 показано, что фиксаторы 20 выполнены в виде полушайб, высота которых равна длине свободного перемещения платформ 6, 7, а на фиг.5 - вариант выполнения устройства, когда фиксаторы 20 каждой платформы жестко соединены между собой пластиной 21 с фигурными прорезями 22. Пластины 21 установлены на платформах 6, 7 с помощью пальцев 23 и прорезей 24. Пластины 21 снабжены ручкой 25.

Дополнительный механизм 26 вертикального нагружения (место Г, фиг.1, 7) содержит узел вертикального перемещения тяги 27, выполненной составной из половин 28 и 29, соединенных вставкой 30. На нижнем конце половины 29 тяги 27 выполнена одна часть 31 зацепа, а комплементарная ей часть 32 прикреплена к винту 33, ввернутому в ригель 4. На другом конце винта 33 установлен упор 34. Верхним концом половина 28 тяги 27 опирается на грибок 35 узла вертикального перемещения тяги 27. Узел вертикального перемещения тяги 27 установлен на верхней части фермы 1. Грибок 35 прикреплен к верхней половине 28 тяги 27 и кинематически связан с рычагами 36, концы которых через датчики 37 нагружения шарнирно соединены с приводными цилиндрами 38.

Следует заметить, что тяга 27 дополнительного механизма 26 вертикального нагружения может быть выполнена цельной, в виде сплошного стержня, а грузовые платформы 6, 7, 8 - в виде коробчатых рам из коррозионно-стойкого материала, полости которых заполнены тяжелым металлом до определенного веса.

На противоположных сторонах платформ 6, 7, 8 выполнены симметрично расположенные фиксирующие отверстия 39, предусмотренные для фиксации на платформах грузов 40.

В устройстве предусмотрена установка термокамеры 41, закрепленной на опоре 2. Термокамера 41 охватывает элементы поз.4, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением испытаний платформы 6, 7 с размещенными на них дополнительными грузами 40 через ограничители 14 на штоках 10 нижележащих платформ 7, 8 опираются на датчики 19 нагружения, т.е. механизм 16 находится в верхнем положении.

Устройство позволяет производить испытания датчиков, работающих как на нагружение (сжатие), так и на растяжение.

Для проведения испытаний датчика, работающего на сжатие, его устанавливают на опору 2 нагружения, а затем при опускании механизма 16 нагружения грузовые платформы 6, 7, 8 опускают до соприкосновения упора 34 с испытуемым датчиком. При дальнейшем опускании механизма 16 нагружения сила давления платформ 6, 7, 8 постепенно прикладывается (добавляется) к испытуемому датчику в соответствии с выбранной программой нагружения. Если штоки 10 какой-либо из платформ 6, 7 находятся в расфиксированном состоянии (фиксаторы 20 находятся в положениях, показанных на фиг.2 и 4), нагружение датчика весом соответствующих платформ 6, 7, 8 происходит поочередно. В другом случае соответствующие платформы оказываются скрепленными и одновременно нагружают испытуемый датчик. Таким образом, различные режимы испытания датчика могут осуществляться простым изменением положения фиксаторов 20 без перестановки грузов 40. Понятно, что при работе устройства все фиксаторы 20, расположенные на одной платформе, должны находиться в одинаковом положении. Более просто надежно и быстро задача перевода в различный режим испытания осуществляется при объединении фиксаторов 20, как это показано на фиг.5, так как перевод пластин 21 одной из платформ 6, 7 из одного положения в противоположное осуществляется в этом случае одним движением тяги-ручки 25 (естественно, при ненагруженном состоянии устройства, т.е. перед началом очередного цикла нагружения). Процесс нагружения испытуемого датчика контролируется датчиками 19 нагружения, которые установлены на механизме 16 нагружения, так что величина убыли силы давления, приложенной к этим датчикам, равна силе давления, приложенной к испытуемому датчику.

Для проведения испытаний датчика, работающего на растяжение, его следует установить вместо вставки 30 между половинами 28 и 29 тяги 27 при отсутствии взаимного касания частей 31 и 32 зацепа (механизм 16 нагружения находится в верхнем положении) и обнулить его выходной сигнал для исключения погрешности, обусловленной весом элементов 29 и 31 устройства. Затем при опускании механизма 16 нагружения грузовые платформы 6, 7, 8 опускают до соприкосновения части 31 зацепа с комплементарной ей частью 32 зацепа. При дальнейшем опускании механизма 16 нагружения сила давления платформ 6, 7, 8 постепенно прикладывается к испытуемому датчику в соответствии с выбранным режимом нагружения. Как и при испытании датчика на сжатие, если штоки 10 какой-либо из платформ 6, 7 находятся в расфиксированном состоянии (фиксаторы 19 находятся в положениях, показанных на фиг.2 и 4), нагружение датчика весом соответствующих платформ происходит поочередно. В противном случае соответствующие платформы оказываются скрепленными и одновременно нагружают испытуемый датчик. Таким образом, изменение режима испытания датчика может осуществляться простым изменением положения фиксаторов 20 без перегрузки дополнительных грузов 40.

При испытании датчика на изменение сигнала во времени при номинальной нагрузке (на "ползучесть") используется дополнительный механизм 26 нагружения - при работе механизма происходит подъем или опускание рычагами 36 грибка 35 и соответственно тяги 27, выполненной составной из половин 28 и 29, соединенных вставкой 30 или испытуемым датчиком, работающим на растяжение и установленным вместо вставки 30. При этом производится размыкание - замыкание комплементарных частей 31, 32 зацепа и соответственно разгружение - нагружение испытуемого датчика весом, установленным механизмом 16 нагружения. Разумеется, что величина свободного хода комплементарных частей 31, 32 зацепа значительно меньше величины свободного хода грузовых платформ 6,7 между ограничителями 14 и 15 на соответствующих штоках 10.

Наличие в устройстве датчиков 19 нагружения, на которые опирается опорная платформа 18, а также датчиков 37 нагружения в составе дополнительного механизма 26 нагружения обеспечивает выдачу информации устройства о приложенных к испытуемому датчику нагрузках в течение всего цикла измерений. Это позволяет полностью автоматизировать весь цикл испытаний испытуемых датчиков.

Наличие в устройстве термокамеры 41, в которой размещены элементы поз. 4, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, позволяет производить автоматизированный цикл испытаний испытуемых датчиков при различных температурных режимах.

1. Эталонная силовоспроизводящая машина прямого нагружения, содержащая вертикальную ферму, на которой установлена опора нагружения, которую охватывает реверсор, прикрепленный к верхней грузовой платформе гиредержателя, состоящего из грузовых платформ, расположенных одна под другой вдоль вертикальной оси, совпадающей с линией действия номинальной силы, задаваемой эталонной силовоспроизводящей машиной, и соединенных штоками, нижний конец каждого штока жестко соединен с соответствующей платформой, верхний конец пропущен в отверстие, выполненное в вышележащей платформе с возможностью вертикального перемещения, на основании верхнего конца каждого штока выполнены ограничители вертикального перемещения платформ, а на верхнем конце каждого штока размещены с возможностью перемещения вдоль верхнего конца штока и фиксации на нем другие ограничители вертикального перемещения платформ, механизм нагружения, установленный на основании вертикальной фермы, отличающаяся тем, что в нее введены нижняя опорная платформа, датчики нагружения и по числу штоков фиксаторы, датчики нагружения установлены на механизме нагружения, опорная платформа установлена на датчиках нагружения, нижняя платформа гиредержателя опирается на нижнюю опорную платформу, фиксаторы установлены соответственно на платформах с возможностью блокировки перемещения штоков в отверстиях соответствующих вышележащих грузовых платформ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде полушайб, высота которых равна длине свободного перемещения вышерасположенной платформы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все фиксаторы каждой платформы жестко соединены между собой.

4. Устройство по любому из пп.1, 2 или 3, отличающееся тем, что в него введен дополнительный механизм нагружения, содержащий тягу, узел вертикального перемещения тяги, зацеп, одна часть которого прикреплена к нижнему концу тяги, а комплементарная ей часть тяги прикреплена к реверсору, узел вертикального перемещения тяги установлен на верхней части вертикальной фермы и снабжен датчиком нагружения.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в него введена вставка, тяга выполнена составной и соединена вставкой.

6. Устройство по любому из пп.1, 2, 3, 4 или 5, отличающееся тем, что грузовые платформы выполнены в виде рам.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что рамы платформ выполнены коробчатыми из коррозионно-стойкого материала и заполнены тяжелым металлом.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что на противоположных сторонах платформ выполнены симметрично расположенные фиксирующие отверстия.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в него введена термокамера, в которой размещены опора нагружения и вставка.