УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ РАЗМЕРА ЕДИНИЦЫ СИЛЫ, ВОСПРОИЗВОДИМОЙ ЭТАЛОННОЙ СИЛОВОСПРОИЗВОДЯЩЕЙ УСТАНОВКОЙ

Полезная модель относится к области приборостроения и предназначена для поверки силовоспроизводящих эталонных установок.
Известно устройство для передачи размера единицы силы, содержащее силопередающую и опорную плиты, размещенные между указанными плитами три эталонных датчика силы с силовводящим и опорным узлами каждый, оси эталонных датчиков параллельны номинальной линии действия эталонной силы, воспроизводимой эталонной установкой, силовводящий узел каждого эталонного датчика силы выполнен в виде прямого кругового цилиндра со сферической поверхностью на торце, точки соприкосновения указанных сферических поверхностей эталонных датчиков силы с верхней силопередающей плитой расположены в вершинах треугольника (Вишенков А.С. Методы и средства аттестации, поверки и испытаний сило-измерительных приборов. Москва, Издательство стандартов, 1985 г, стр.110-123).
Недостатком этого устройства является отсутствие ориентирующих и центрирующих устройств для размещения эталонных датчиков между силопередающей и опорной плитами, что приводит к случайному смещению эталонных датчиков при размещении на эталонной силовоспроизводящей установке, что в свою очередь приводит к искажению симметрии силоизмерительной цепи и, следовательно, к снижению точности передачи значения силы.
Наиболее близким к предложенному устройству по совокупности существенных признаков, т.е. прототипом, является устройство для поверки силовоспроизводящих эталонных установок, содержащее силопередающую и опорную плиты, размещенные между указанными плитами три эталонных датчика силы с силовводящим и опорным узлами каждый, оси эталонных датчиков параллельны номинальной линии действия эталонной силы, воспроизводимой эталонной установкой, каждый из эталонных датчиков силы содержит основной мост тензорезисторов для измерения силы, силовводящий узел каждого эталонного датчика силы выполнен в виде прямого кругового цилиндра со сферической поверхностью на торце, в силопередающей плите выполнены, три глухих цилиндрических отверстия с плоским дном, в каждом из трех глухих цилиндрических отверстий расположен силовводящий узел соответствующего эталонного датчика силы, точки соприкосновения указанных сферических поверхностей эталонных датчиков силы с верхней силопередающей плитой расположены в вершинах равностороннего треугольника (Gerhard Schulder and al., A new Design of a 5,4 MN Build-up system, XVIII IMEKO WORLD CONGRESS, Metrology for Sustainable Development, September, 17-22, 2006, Rio de Janeiro, Brazil).
Недостатком прототипа является отсутствие ориентирующих и центрирующих устройств для размещения эталонных датчиков на опорной плите, что приводит к их случайному смещению на эталонной силовоспроизводящей установке, что в свою очередь приводит к нарушению симметрии силоизмерительной цепи и, следовательно, к снижению точности передачи значения силы вследствие неравномерности распределения силы между датчиками.
Недостатком прототипа также являются плоские опорные узлы эталонных датчиков. Это приводит к высокой поперечной жесткости эталонных датчиков, и поперечные силы, возникающие в силоизмерительной цепи эталонной силовоспроизводящей установки в процессе деформации под нагрузкой, также снижают точность измерения.
Еще одним недостатком прототипа является невозможность контроля симметричности деформации силоизмерительной цепи в процессе нагружения. Отклонение от симметрии в результате неравномерности деформации может быть вызвано многими причинами. Это приводит к нарушению параллельности силопередающей и опорной плит, коллинеарности осей эталонных датчиков и номинальной линии действия эталонной силы, воспроизводимой эталонной установкой в процессе нагружения. Все эти факторы вносят дополнительные погрешности.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности передачи размера воспроизводимой силы посредством улучшения равномерности распределения воспроизводимой силы между эталонными датчиками, исключением поперечных сил и изгибающих моментов, возникающих при деформации силоизмерительной цепи в процессе нагружения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для поверки силовоспроизводящих эталонных установок, содержащее силопередающую и опорную плиты, размещенные между указанными плитами три эталонных датчика силы с силовводящим и опорным узлами каждый, оси эталонных датчиков параллельны номинальной линии действия эталонной силы, воспроизводимой эталонной установкой, каждый из эталонных датчиков силы содержит основной мост тензорезисторов для измерения силы, силовводящий и опорный узлы каждого эталонного датчика силы выполнены в виде прямых круговых цилиндров, силовводящий узел каждого эталонного датчика выполнен со сферической поверхностью на торце, в силопередающей плите выполнены выемки с цилиндрическими стенками и плоским дном, силовводящие узлы каждого эталонного датчика размещены в соответствующих выемках силопередающей плиты, точки соприкосновения указанных сферических поверхностей эталонных датчиков силы с верхней силопередающей плитой расположены в вершинах равностороннего треугольника, при этом каждый эталонный датчик содержит корпус, на котором размещена коробка с электрическим разъемом, соединенным с основным мостом тензорезисторов, опорные узлы каждого эталонного датчика выполнены со сферической поверхностью на торце, в опорной плитах выполнены выемки с цилиндрическими стенками и плоским дном, опорные узлы каждого эталонного датчика размещены в соответствующих выемках опорной плиты, при этом в зазоре между между цилиндрическими стенками силовводящих и опорных узлов эталонных датчиков, с одной стороны, и цилиндрическими стенками соответствующих выемок, с другой стороны, размещены введенные центрирующие эластомерные, например, резиновые, кольца, а в каждый из трех эталонных датчиков силы введены по два дополнительных моста тензорезисторов, соединенных с двумя дополнительными электрическими разъемами, расположенными на коробке, и измеряющих моменты сил, приложенных к их силовводящим и опорным узлам, а также тем, что каждый эталонный датчик силы снабжен противовесом, размещенным со стороны, противоположной коробке с электрическими разъемами.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показано:
фиг.1 - общий вид устройства для передачи размера единицы силы, воспроизводимой эталонной силовоспроизводящей установкой, с частичным разрезом.
фиг.2 - частичный разрез устройства для передачи размера единицы силы. воспроизводимой эталонной силовоспроизводящей установкой по срединной горизонтальной плоскости.
Устройство для передачи размера единицы силы, воспроизводимой эталонной силовоспроизводящей установкой содержит три эталонных датчика 1 силы, силопередающую плиту 2, опорную плиту 3. Каждый эталонный датчик 1 силы содержит силовводящий узел 4 и опорный узел 5. Оси 6 эталонных датчиков 1 силы параллельны линии 7 действия эталонной силы, силовводящий узел 4 каждого эталонного датчика 1 силы выполнен со сферической поверхностью 8 на торце. В силопередающей плите 2 выполнены выемки 9 с цилиндрическими стенками и плоским дном, в середине плоского дна каждой выемки находятся точки 10 соприкосновения сферических поверхностей 8 эталонных датчиков 1 силы с верхней силопередающей плитой 2.
Каждый эталонный датчик 1 силы защищен корпусом 11. На каждом корпусе 11 размещена коробка 12 с электрическими разъемами 13, к которым подключены основные тензомосты каждого датчика, измеряющие воспроизводимую силу (тензомосты на чертеже не показаны).
Опорные узлы 5 каждого эталонного датчика 1 силы выполнены со сферической поверхностью 14 на торце. Опорные узлы 5 размещены в выемках 15 с цилиндрическими стенками и плоским дном, выполненных в опорной плите 3.
Для центрирования силовводящих узлов 4 и опорных узлов 5 используются центрирующие эластомерные, например, резиновые кольца 16.
Два дополнительных моста тензорезисторов (на чертеже не показаны) каждого эталонного датчика 1 силы подключены двумя дополнительными электрическими разъемами 17 на каждой коробке 12. Дополнительные мосты тензорезисторов преобразуют в электрический сигнал боковые силы и изгибающие моменты, приложенные к эталонным датчикам 1 силы
Сила Р, воспроизводимая эталонной силовоспроизводящей установкой, приложена к общему силовводящему узлу 18, опирающемуся нижней плоской поверхностью 19 на сферическую поверхность 20 силопередающей плиты 2.
Устройство работает следующим образом.
Сила Р, воспроизводимая эталонной силовоспроизводящей установкой, через общий силовводящий узел 18 распределяется между тремя эталонными датчиками 1 силы, которые преобразуют приложенные к ним части силы Р (примерно одна треть воспроизводимой силы) в электрические сигналы мостов, которые затем суммируются во вторичной аппаратуре (на фигурах не показана). Однако при нагружении возникают факторы, вносящие дополнительную погрешность в процесс силопередачи.
Неравномерность деформации силоизмерительной цепи силовоспроизводящей машины приводит к взаимным наклонам общего силовводящего узла 18, силопередающей плиты 2, эталонных датчиков 1, и опорной плиты 3.
Вследствие этого происходит перекатывание сферических поверхностей 8, 14 и 20 по соответствующим плоскостям, и точки 10 соприкосновения сферических поверхностей, через которые силы вводятся в каждый эталонный датчик 1, смещаются от их осей 6.
Вследствие этих нежелательных явлений возникают поперечные силы и изгибающие моменты, приложенные к эталонным датчикам 1 силы, возникает неравномерность распределения воспроизводимой силы между ними. Все это вместе взятое, увеличивающие погрешность.
Для определения момента появления этих нежелательных эффектов и степени их влияния на показания эталонных датчиков 1 служат дополнительные мосты тензорезисторов (на фигурах не показаны), размещенные по два на каждом из эталонных датчиков 1, соединенных с двумя дополнительными электрическими разъемами 17.
Измерение сигналов дополнительных мостов тензорезисторов позволяет контролировать правильность расположения эталонных датчиков 1 на силовоспроизводящей машине. В случае, если по каким то причинам эталонные датчики 1 чрезмерно наклонены, или их сигналы не одинаковы, то измерение сигналов от дополнительных мостов тензорезисторов позволяет либо определить и затем устранить причины появления погрешности, либо внести поправки в сигналы основных тензомостов. Это обеспечивает повышение точности передачи размера воспроизводимой силы.
Эталонные датчики силы имеют несимметричную конструкцию - коробки 12 нарушают центровку, и при первичном размещении могут привести к неконтролируемым наклонам. Для предотвращения этого нежелательного эффекта внутрь корпусов 11 введены введены противовесы (на чертежах не показаны).