Шентно-техшнеийайбиблиотека

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

297312

Сбее Спевтекик бецивпиетинеокнл

Реопублик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 17.V}}.1967 (№ 1172699/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

М. Кл. G 01}1 3/06

Котеитет по долоте изобретений н открытий прн Совете Министров

СССР

Опубликовано 13.Х11.1972. Бюллетень № 2 за 1973

Дата опубликования описания 6.11.1973

УДК 678.01.53(088.8) Авторы изобретения

РСЕСОЮЗНАЯ

РЛЫ К-Е1И ЕЖАМ

БИБИ.. -1G ТЕКА

Н. П. Шитов и О. В. Никитин

Заявитель

СИЛОИЗМЕРИТЕЛ ЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области силоизмерительных устройств, применяемых в приборах испытательной техники, и может быть использовано для измерения силы тяжести, силы реакции в растянутых или сжатых образцах эластичных материалов, силы адгезионного сцепления, силы молекулярного сцепления, силы трения и др.

Известно силоизмерительное устройство в приборе для измерения релаксации напряжения в растянутых резиновых образцах. Известное устройство состои-, из измерительной пружины растяжения, один конец которой неподвижен, а другой прикрепляется к верхнему зажиму образца. Образец закреплен на струбцине таким образом, что верхний зажим его под действием упругих сил опирается на опорную поверхность струбцины и может отрываться от нее под действием силы растяжения образца, направленной вверх.

Специальным механизмом опускают струбцину и растягивают пружину до отрыва верхнего зажима образца от опорной поверхности струбцины, т. е. до наступления момента равновесия между упругой силой растянутого образца и силой растяжения пружины, о чем сигнализирует электрическая лампа, включаемая электрическими контактами. Затем по шкале определяют удлинение измерительной пружины с помощью стрелки, укрепленной на ее подвижном конце.

Однако такое силоизмерительное устройство не обеспечивает высокой точности и объективности измерений вследствие использования в качестве упругого измерительного элемента стальной спиральной пружины, которой ствойственны изменение рабочих харак" еристик во времени и плохая воспроизводпмость показаний из-за гистерезиса. Кроме того, известное устройство недостаточно надежно из-за возможного несрабатывания электрических контактов вследствие их окисления.

Целью изобретения является повышение точности и объективности измерений, удобство снятия показаний и повышение надежности работы силоизмерительных устройств.

В предлагаемом устройстве применен электродвигатель, на валу которого закреплен рычаг с грузом, а к корпусу крепится тяга, соединяющая корпус с верхним зажимом исследуемого образца. Корпус может свободно поворачиваться вокруг своей ос« в подшипниках качения, причем на корпусе закреплена планка с .прорезью, которая при повороте перекрывает луч света, направленный от лампы на фотодиод. Б момент измерения двигатель представляет из себя двуплечий уравновешенный рычаг, к одному плечу которого (к корпусу) прикладывается измеряемая сила, а к другому (рычаг на оси ротора)— груз, создающий уравновешивающий момент, ротор и статор фиксируются между со2973i2

3 бой магнитным полем статора в момент наступления равновесия с помощью бесконтактного фотоэлектрического датчика.

Такое выполнение силоизмерительного устройства позволяет повысить точность измерений и надежность работы, максимально упрощает снятие показаний, облегчает и упрощает работу на приборе, благодаря возможности автоматизировать процесс, а также отсутствию необходимости в переводных тарировочных графиках и периодической тарировки измерительных элементов, Все это повышает эффективность применения предлагаемого устройства по сравнению с известными. Г1редлагаемое устройство использовано в приборе для измерения релаксации напряжения при одноосном растяжении образцов эласгичных материалов.

На фиг. 1,показано силоизмерительное устройство в исходном положении; на фиг. Л то же, в момент измерения; на фиг, 3 — то же, вид сбоку с частичными разрезами.

Автоматическое силоизмерительное устройство включает узел силоизмерения, состоящий из электродвигателя 1 со встроенным в его корпус редуктором 2, корпус (статор) электродвигателя установлен в подшипниках качения 8, закрепленных в кронштейнах 4.

Кронштейны закреплены на основании 5.

На корпусе двигателя установлена тяга б, при помощи которой верхний зажим 7 испытываемого образца соединяется с корпусом двигателя.

Рычаг 8 закреплен на выходной оси 9 редуктора двигателя. На рычаге установлены грузы 10, меняя которые можно получить различные диапазоны измерений, и указательная стрелка 11.

На основании укреплена шкала 12. На шкале имеется электрическая лампочка 18„ которая зажигается в момент равновесия рычажной системы.

Узел фиксации момента равновесия рычажной системы состоит из планки 14, закрепленной на корпусе (статоре) электродвигателя 1, на нижнем конце которой имеется вертикальная прорезь шириной 0,25 — 0,3 лм, диафрагмы 15, имеющей прорезь такую яе, как в планке (в исходном положении прорези планки и диафрагмы смещены), фотодиода

lб, осветительной лампочки 17, укрепленных на основании напротив прорезей планки 14 и диафрагмы 15. Осветительная лампочка служит для засветки фотодиода в момент освещения щелей деталей 14 и 15.

Испытываемый образец 18 закрепляется на струбцине 19 при помощи верхнего 7 и нижнего 20 зажимов таким образом, что верхний зажим при приложении к нему вертикальной силы, направленной вверх, может отрываться от струбцины.

Узел основания, внутри которого смонтирована электрическая схема прибора, на передней стенке имеет пульт управления, включающий в себя тумблер 21 включения в сеть, 5

4 кнопку 22 «пуска» и кнопку 28 «исходное состояние», при помощи которой рычаг 8 после измерения возвращается в исходное положение.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении (см. фиг. 1) при помощи тяги б верхний зажим 7 соединяют с корпусом (статором) электродвигателя 1.

При этом повернется корпу.с электродвигателя и вместе с ним планка 14. Так как соотношение плеч А и В выбрано 1:5, то прорезь в планке сместится относительно прорези в диафрагме 15 на 0,5 ил, и планка перекроет свет от лампочки на фотодиод. В этом положении электрическая схема подготовлена к пуску.

При нажатии на кнопку 22 через электросхему подается напряжение на электродвигатель, Начинает вращаться ротор электродвигателя 1 и через встроенный в его корпус редуктор поднимает рычаг 8 с грузами 10.

Корпус (статор) электродвигателя в это время удеряивается от вращения под действием реактивного момента силой реакции растянутого образца. При подходе рычага 8 к моменту равновесия рычажной системы корпус электродвигателя 1 начнет поворачиваться в исходное положение и с помощью тяги б оторвет верхний зажим от опорной поверхности струбцины на величину 0,1 — 0,15 мл . Вместе с корпусом повернется планка 14, при этом образец растянется на величину 0,1 — 0,15 мм, что не влияет на точность измерения.

В момент совмещения прорезей планки 14 и диафрагмы 15 засветится фотодиод lб и через электросхему остановит электродвигатель

1, оставив включенной одну обмотку, которая создает тормозной момент между ротором и статором, в результате чего образуется жесткая рычажная система, состоящая из двух, плечей, уравновешенных относительно осидвигателя. Одним плечом, к которому прикладывается измеряемая сила, является корпус двигателя 1, другим — рычаг 8 с грузом. Одновременно kla шкале 12 загорается лампочка 18, сигнализирующая о наступлении момента равновесия рычажной системы.

Чем больше измеряемая нагрузка, тем на больший угол отклонится рычаг с грузом до наступления момента равновесия. Величина измеренной силы отсчитывается непосредственно по шкале 12 в единицах силы Гс, кГс.

Для возвращения груза в исходное состояние нужно нажать на кнопку 28 «исходное состояние». При этом рычаг с грузом опустится в вертикальное положение. При помощи тяги б отсоединяют верхний зажим 7 от корпуса двигателя 1. Зто соответствует исходному,положению прибора.

П р и м ер, Опытный образец прибора для измерения усилия в растянутых образцах эластичных материалов с предлагаемым устройством испытан на предприятии.

Краткая техническая характеристика прибораа.

1. Диапазоны измеряемых сил, I ñ.

10 — 100 100 — 1000

20 — 200 200 — 2000

50 — 500

При необходимости диапазоны сил могут быть расширены.

2. Относительная погрешность в измеряемых сил от измеряемой величины в диапазоне от 10 до 20 всей шкалы не хуже 3, от

25 до 50 — 2 и от 50 до 100 — 1.

3. Максимальное время измерения (при максимальной нагрузке) 10 сек. В случае применения силоизмерительного устройства для измерения сил сцепления (например, при креплении резины к металлу или другим материалам), адгезии, страгивания и других, т. е. в тех случаях, когда измеряемая сила после измерения исчезает, устройство снабжается поводковой стрелкой, которая фиксирует величину измеренной силы на шкале, в то время как основная измерительная стрелка возвращается на нуль.

5 Предмет изобретения

Силоизмерительное устройство, содержащее электродвигатель с встроенным редуктором, кинематически связывающим корпус электродвигателя, соединенный с подвижным зажимом образца, с валом электродвигателя, на котором укреплен рычаг с набором сменных грузов, отличаюиееся тем, что, с целью повышения точности измерения, к корпусу редуктора прикреплена планка со щелевой прорезью, совпадающая с имеющей такую же прорезь диафрагмой, укрепленной на раме устройства между источником света и фотодатчиком, включенным в цепь управления электродвигателя. "297312

lд

1О

Составитель А, Перевертов

Редактор Л. Бердник

Корректор Е. Зимина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 116/7 Изд. № 1084 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5