УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ

Предложение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для калибровки тензометрических весов (ТВ).
Известно устройство для калибровки ТВ (см. патент на полезную модель № 140198 по заявке № 2013157396 от 25.12 2013), содержащее соединяемые в последовательную силовую цепь с калибруемыми тензовесами жесткую раму и нагружающие механизмы, снабженные домкратами и соединенными с ними образцовыми тензодинамометрами, узлами сопряжения, крепления и передачи нагрузки, и измерительную аппаратуру для регистрации сигналов калибруемых ТВ и образцовых тензодинамометров.
Недостатком устройства является рассогласование систем координат калибруемых ТВ и нагружающих механизмов при деформации нагружаемых ТВ, приводящее к некоторым неточностям результатов калибровки.
Известно устройство для калибровки тензовесов (см. Hufnagel K. The 2nd Generation Balance Calibration Machine of Darmstadt University of Technology, 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit 8.-11. Jan. 2007), содержащее соединяемые в силовую цепь жесткую раму, нагружающие механизмы, калибруемые ТВ, образцовые тензодинамометры, узлы сопряжения элементов, включающие адаптер для передачи калибровочной нагрузки и крепления тензометрических весов с фланцами для соединения с нагружающим механизмом и образцовыми тензодинамометрами, и измерительную аппаратуру для регистрации сигналов тензовесов и тензодинамометров.
В этом устройстве, являющемся наиболее близким аналогом к заявленному предложению и выбранном в качестве прототипа, нагружение калибруемых ТВ не приводит к рассогласование систем координат калибруемых ТВ и нагружающих механизмов, что способствует повышенной точности калибровки.
Недостатком устройства является неудобство применения адаптера для установки калибруемых ТВ из-за отсутствия возможности регулировки продольного положения устанавливаемых ТВ для совмещения их моментной точки с точкой начала системы координат нагружающего механизма. При этом рассогласование указанных точек может приводить к потере точности калибровки, а индивидуальная подгонка каждого адаптера к конкретным тензовесам весьма трудоемка. При большом разнообразии типоразмеров калибруемых ТВ использование подобных индивидуальных адаптеров затруднительно из-за их большой металлоемкости и сложности эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение удобства использования устройства для калибровки тензометрических весов различных типоразмеров.
Технический результат, который обеспечивается предложением, заключается в обеспечении простоты индивидуальной подгонки систем координат калибруемых тензовесов и калибровочного устройства для обеспечения высокой точности калибровки.
Этот результат достигается тем, что в известном техническом решении, выбранном в качестве прототипа и содержащем соединяемые в силовую цепь жесткую раму, нагружающие механизмы, калибруемые тензовесы, образцовые тензодинамометры, узлы сопряжения элементов, включающие адаптер для передачи калибровочной нагрузки и крепления тензометрических весов с фланцами для соединения с нагружающим механизмом и образцовыми тензодинамометрами, и измерительную аппаратуру для регистрации сигналов тензовесов и тензодинамометров, в адаптер введены сменные проставки, снабженные узлами крепления калибруемых тензовесов, размещенные с возможностью перемещения в продольных отверстиях, выполненных во фланцах адаптера, и механизмы для фиксации проставок в этих отверстиях.
Сущность предложения заключается в том, что выполнение адаптера с возможностью продольного перемещения при настройке некоторых его частей обеспечивает возможность совмещения систем координат нагружающих механизмов устройства и калибруемых тезовесов различных типоразмеров при замене пар небольших по размерам проставок, чем достигается повышение удобства использования устройства для калибровки тензометрических весов.
На фиг. 1 показан общий вид устройства для калибровки тензометрических весов; на фиг. 2 - вид адаптера в разрезе (укрупненно).
Устройство для калибровки тензометрических весов (фиг. 1) включает жесткую раму 1, установленные на раме нагружающие механизмы (выполненные в виде шести управляемых силовозбудителей - пневмоцилиндров 2, каждый из которых посредством тяг 3, ориентированных по соответствующим осям координат, обеспечивает при раздельной, групповой или общей работе приложение к нагрузочной раме 4 требуемых компонент нагрузки: сил - продольной X, нормальной Y и боковой Z и моментов - крена Mx, рыскания My и тангажа Mz,- покомпонентно или в заданном сочетании. На нагрузочной раме 4 установлен фланец 5 для крепления хвостовика калибруемых тензовесов (используемого для установки тензовесов в рабочей части аэродинамической трубы), метрический конец которых (используемый для крепления испытываемых аэродинамических моделей) установлен на фланце 6 измерительной рамы 7, посредством которой и дополнительных силопередающих тяг 8 осуществляется взаимодействие с шестью образцовыми тензодинамометрами 9, установленными на раме 1. При этом три из указанных динамометров установлены точно по осям координат oxyz, пересекающихся в одной точке «о» (начало измерительной системы координат устройства), а три других соответственно смещены для измерения моментов вокруг указанных осей.
Калибруемые ТВ 10 устанавливаются в рассматриваемом устройстве с помощью адаптера (фиг. 2), выполненном в виде фланцев 11, соединяемых с фланцами 5 (на нагрузочной раме 4) и 6 (на измерительной раме 7) и проставок 12, установленных в продольных отверстиях 13 фланцев 7 и снабженных узлами крепления 14 и 15 калибруемых тензовесов. Адаптер снабжен механизмами 16 жесткой фиксации проставок в отверстиях фланцев (например, в виде цанговых механических или гидравлических зажимов). Требуемая ориентация проставок и ТВ в плоскости zoy адаптера обеспечивается с помощью штифтов 17 во фланцах 11 и проставках 12 и ответных шпоночных канавок 18 в проставках и тензометрических весах.
Измерительные линии калибруемых тензометрических весов и образцовых тензодинамометров соответственно подключены к измерительной аппаратуре для регистрации сигналов (на чертежах не показаны).
Работа устройства при калибровке тензометрических весов осуществляется следующим образом. Предварительно устанавливаются калибруемые тензовесы 10 в адаптер, для чего в проставках 12 (подобранных в соответствии с типоразмером калибруемых ТВ) фиксируются соответствующие узлы крепления 14 и 15 калибруемых ТВ 10. Затем при разблокированных механизмах фиксации 16 проставки размещают в отверстиях соответствующих фланцев 11.
Адаптер в сборе с калибруемыми тензометрическими весами помещают в пространство между фланцем 5 на нагрузочной раме 4 и фланцем 6 измерительной рамы 7 (при этом фланец 11 адаптера со стороны метрического конца ТВ располагают около фланца 6 измерительной рамы) и соединяют фланцы адаптера 11 с фланцами 5 и 6. Далее, смещая ТВ вместе с проставками 12 вдоль адаптера, обеспечивают совмещение продольного положения моментной точки ТВ (МТ-ТВ) с точкой «о» начала измерительной системы координат устройства (положение этих точек известно из сопроводительной документации на ТВ и калибровочное устройство). Контроль этого положения осуществляется замером расстояния от плоскости фланца 6 до плоскости МТ-ТВ. Затем с помощью механизмов 16 фиксируют проставки 12 относительно фланцев 11.
Далее осуществляют соединение измерительных линий динамометров В с измерительной аппаратурой и настройку измерительной аппаратуры.
В соответствии с программой испытаний с помощью силовозбудителей -пневмоцилиндров 2 проводят нагружения по компонентам нагрузки: продольной X и поперечным (Y, Z) силам, крутящему Мх (вокруг продольной оси ох) и изгибающим (My, Mz) моментам. При этом используют соответствующие пневмоцилиндры 2 или группы пневмоцилиндров. Затем проводят аналогичные нагружения с подгрузкой других компонентов. При этом осуществляют регистрацию сигналов динамометров калибруемых тензометрических весов 10 и образцовых тензодинамометров 9. По результатам обработки полученных данных определяют требуемый комплекс метрологических характеристик тензовесов: коэффициенты чувствительности и взаимных влияний компонентов, рабочий диапазон, математическую модель (вид математической связи величин компонентов нагрузки и выходных сигналов компонентов тензовесов, соответствующий требуемой точности калибруемых тензометрических весов) и др.