Устройство для измерения деформацийдеталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублнк Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120779 (21) 2794782/25-28 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 В 7/16

Государственный комитет.СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230781. Бюллетень N9 27

Дата опубликования описания 23.0781 (53) УДК 531. 781. .2(088. 8) (k (72) Автор. изобретения

Я.A.Êðoõèí

Институт проблем прочности АН Украинской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения линейной деформации деталей и образцов при механических испытаниях и для производст5 венного контроля, преимущественно в труднодоступных для измерения местах, например в термокриокамерах.

Известно устройство для измерения деформаций деталей, содержащее два шупа с траверсами, закрепляемыми в контролируемых точках детали, две тяги, одна из которых одним концом соединена с одним из щупов и датчик разности перемещений тяг (11. 15

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерений, так как средние и локальные коэффи. циенты теплового расширения тяг неодинаковы и одна из тяг нагревается 20 или охлаждается, а, следовательно, и деформируется быстрее другой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения дефсрмаций деталей, содержащее датчик перемещений, блок управления и обработки сигналов, преобразователь перемещений, включающий две траверсы, два щупа, контактируемые с трававзсамк, закрепляемыми в контролируе- 30 мых точках детали, две,тяги, первая иэ которых соединена с первым щупом, механизм масштабного преобразования перемещений тяг, входы которого соединены со щупами, механизм переключения с приводом, вход механизма переключения соединен со вторым щупом, с выходом механизма масштабного преобразования и с выходом блока управления и обработки сигналов, а выход— со второй тягой, и линейный шаговый двигатель, соединенный с первой тягой и .с входом датчика перемещений, причем блок управления и обработки сигналов соединен с датчиком,.механизмом переключения и шаговым двигателем t 2) .

Недостатком этого устройства является ограничение быстродействия, вследствие наличия шагового двигателя, а также ограничение возможности использования устройства в многоканальной измерительной системе.

Цель .изобретения — повышение быстрсдействия устройства и использование устройства в многоканальной измерительной системе.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя пружинами, связанными с тягами и

848991 4 корпусом датчика, подвижным модулятором, механически связанным со вто,рой тягой, и неподвижными модуляторами, вход датчика соединен с первой тягой, модуляторы подключены ко входу блока управлеиия.и обработки сигналов.

Кроме того, устройство снабжено дополнительными преобразователями перемещений, дополнительными подвижными модуляторами, механически связанными с соответствующими тягами преобразователей перемещений, все дополнительные модуляторы подключены ко входу блока угравления и обработки сигналов, механизмы переключения преобразователей перемещений попарно объединены общим приводом.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема устройства при использовании его в многоканальной измерительной системе; на фиг. 3 вариант выполнения траверс 4 и 5; на фиг. 4, — пример выполнения ненагруженной детали-стержня

38 для измерения температуры, на фиг. 5 — вариант выполнения механизма 11 и 12; на фиг. б — текущая зависимость выходного сигнала датчика от его входного сигнала.

Устройство содержит (фиг. 1) датчик 1 перемещений, блок 2 управления и обработки сигналов, преобразователь

3 перемещений, включающий траверсы

4 и 5, щупы б и 7, контактируемые с траверсами 4 и 5, закрепляемыми в контролируемых точках детали 8, тяги

9 и 10. Тяга 9 соединена с щупом 6.

Кроме того, устройство содержит механизм 11 масштабного преобразования перемещений тяг 9 и 10. Входы механизма 11 соединены со шупами 6 и

7. Устройство также содержит механизм 12 переключения, вход которого соединен с щупом 7, выходом механизма 11 и с выходом блока 2. Выход механизма 12 соединен с тягой 10. Устройство снабжено.пружинами 13 и 14, одни концы которых соединены с корпусом датчика 1, а другие — с тягами 9 и 10 (череэ датчик 1).

В корпусе датчика 1 размещены неподвижные модуляторы 15-17 и подвижный модулятор 18, который механически связан с тягой 10. Модуляторы

1 -18 подключены ко входу блока 2.

Для использования устройства в многоканальной измерительной. системе (фиг. 2) оно снабжено дополнительными подвижными модуляторами, например модулятором 19 и дополнительными преобразователями перемещений, например преобразователем 20, который включает траверсы 21 и 22, щупы 23 и 24, механизм 25 переключения, вы ход которого посредством тяги 26, подтянутой пружиной 27, связан с дополнительным подвижным модулятором

19, подключенным к входу блока 2.

Механизмы 25 и 12 (фиг. 1) объединены со штоком 30 и площадкой 31, с ко,торой через пружины 32 и 33 (по чис.лу каналов)связаны тяги 34 и 35, дру,гие концы которых соединены с механизмами 25 и 12 (фиг.. 1). Траверсы

21 и 5 преобразователей 20 и 3 перемещений жестко связаны стержнем 36.

Траверсы.4 и 5 предназначаются для одновременного измерения линейной и угловой деформации детали 8 и выполнены цилиндрическими, а каждая иэ боковых поверхностей их снабжена прямоугольной резьбой 37 и 38. На нагруженной детали 8 укреплен одним концом ненагруженный стержень 38 с

15 площадкой 39. Со стержнем 38 связаны термопары 40.

Механизм 11 содержит стержень 41, один конец которого шарнирно связан со щупом б, снабженным ограничителем

2О 42 угла поворота стержня 41.

Механизм 12 переключения выполнен в виде толкателя 43, связанного с тягой 10 и взаимодействующего с другим концом стержня 41, который связан с помощью тяги 35 33 с приво дом 28. о Примером конкретного выполненИя датчика 1 может служить многовитковый регулируемый потенциометр, движки которого выполняют роль подвижных модуляторов 18 и 19, а отводы выполняют роль неподвижных модуляторов 15-17.

Другим вариантом выполнения датчика 1 может служить индуктивный трансформатор, на сердечнике которого размещена многосекционная обмотка, одна часть секций которой закреплена неподви>кно на сердечнике на определенных расстояниях друг от дру40 га, а другая — с воэможностью перемещения относительно сердечника„ например, по одной подвижной секции между двумя неподвижными. Одна из неподвижных секций служит для подвода напряжения питания.

Устройство работает в режиме двухтактного измерения (фиг. 1 и 2).

В первом такте привод 28 механизма 12 выключен. Тяги 10 и 26 через . толкатели механизмов 12 и 25 взаимодействуют с опорными площадками щупов 7 и 23. Так как вес тяг 10 и 26 с толкателями механизмов 12 и 25 больше сил натяжения пружины 27 и 14, то щупы 7 и 23 перемещаются. Их перемещение передается на подвижные модуляторы 18 и 19, подключенные к входу блока-2. Блок 2 запоминает сигналы от перемещения модуляторов 18 и

19.

Щ Во втором такте привод 28 механизма 12 включается. При этом шток

30 с площадкой 31 поднимается с опорной плоскости, силы натяжения пружин

32 и 33 через вспомогательные тяги

34 и 35 подтягивают толкатели меха-.

846991 ниэмов 12 и 25 через тяги 10 и 26.

При этом перемещаются подвижные модуляторы 18 и 19, связанные с тягами 10 и 26. Блок 2 также запоминает сигналы от перемещения модуляторов

18 и 19.

Блок 2 с определенной периодичностью производит измерение сигналов, У, У, У неподвижных модуляторов 15-17 и построение интерполяционной зависимости этих сигналов по шкале аппроксимации, начало отсчета которой совпадает, например, с положением Х неподвйжного модулятора 17 (фиг. 6).

Используя интерполяционную зависимость сигналов датчика 1, блок 2 для каждого запомненного значения 15

У», определяет по шкале аппроксимации соответствующее ему значение Х„ и по их разности — фактическое междутактовое перемещение подвижного модулятора каждого измерительного канала и 2О текущее значение деформации Х.

В режиме непрерывного измерения привод 28 постоянно включен, а блок

2 определяет текущую деформацию каждого измерительного -канала по текущим положениям подвижных модуляторов

18 и 19 и запомненным значениям их положений в первом такте.

В случае одновременного измерения температурной деформации стержня 38 блок 2 производит сравнение ее со значением, вычисленным на основе данных об исходной длине стержня 38,,разности коэффициентов линейного теплового расширения материалов стержня

38 и щупа 23 и показаний датчиков

)4О температуры.

Выявленное в результате сравнения расхождение между фактической и вычисленной температурной деформацией позволяет оценить дополнительные . 40 погрешности датчиков 40 температуры под. влиянием факторов испытаний, например радиации, и поверить таким образом другие термодатчики, находящиеся в сходных условиях. 45

Кроме того, блок 2 обеспечивает вычисление и учет изменения длины тяг 9, 10, 26 и 35 при переходе от первого такта ко второму и обратно, которые, в случае недостаточной жесткости этих тяг вызываются ра3личием сжатия пружин 13, 25 и 27 в разных тактах двухтактного режима..

Необходимые результаты вычислений, блока 2.подаются на его выход для наблюдения и регистрации.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет производить построение аппроксимационной характеристики . датчика 1 без использования движущихся частей.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения деформаций деталей, содержащее датчик перемещений, блок управления и обработки сигналов, преобразователь перемещений, включающий две траверсы, два щупа контактируемые с траверсами, эакрепляемыми в контролируемых точ- . ках детали, две тяги, первая из которых соединена с первым щупом, механизм мастабного преобразования перемещения тяг, входы которого соединены со щупами, механизм переключения с приводом, вход механизма переключения соединен со вторым щупом, с выходом механизма масштабного преобразования и с выходом блока управления и обработки сигналов, а выход со второй тягой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно снабжено двумя пружинами, связанными с тягами и корпусом датчика, подвижным модулятором, механически связанным со второй тягой, и неподвижными модуляторами, вход датчика соединен с первой. тягой, а модуляторы подключены ко входу блока управления и обработки сигналов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции при использовании его в многоканальной измерительной системе, оно снабжено дополнительными преобразователями перемещений, дополнительными подвижными модуляторами, механически связанными с соответствующими тягами преобразователей перемещений, все дополнительные модуляторы подключены ко входу блока управления и обработки сигналов, механизмы переключения преобразователей перемещений попарно объединены общим приводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 240124, кл. С 01 В 7/16, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 673837, кл. G 01 В 7/16, 1977 (прототип).

848991 фиг. 5 тнияа

Редактор Н.Коичицкая

Заказ 6075/52 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ННП "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная, 4 ч

Ф д Х 3g Р 2Р Яяала аппроксимации

qiuc$

Составитель Q.éåëüíèêîâ

Техред С.Иигуиова Корректор В.Бутяга