УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Полезная модель является устройством и относится к измерительной технике, а именно к пружинным устройствам часового типа, применяемым для измерения малых величин силы и линейных перемещений деталей механизмов машин, а также при постановке лабораторных и практических работ.
Известен пружинный динамометр часового типа, применяемый для измерения сил и взвешивания деталей, содержащий корпус с циферблатом, штоком, пружиной и крюком /1/.
Недостатком известного пружинного динамометра является невысокая точность измерения силы и невозможность измерения им линейных перемещений.
Известен индикатор часового типа, применяемый для измерения малых (до 10 мм) и больших (до 50 мм) линейных перемещений деталей, содержащий корпус с двумя циферблатами, штоком и механизмом привода стрелок /2/.
Недостатком известного индикатора является невозможность выполнять им измерения сил сжатия и растяжения при измерении перемещений.
Задачей полезной модели является усовершенствование индикатора часового типа с целью обеспечения возможности выполнения с его помощью измерений не только линейных перемещений, но и силы.
Техническое решение поставленной задачи обеспечено тем, что в устройстве полезной модели, содержащем индикатор линейных перемещений часового типа, на длинном конце штока индикатора установлена сменная спиральная пружина сжатия, один конец которой уперт в шайбу на конце штока, другой конец уперт в корпус индикатора, а в кольцевой канавке короткого конца штока шарнирно зафиксирована проушина.
Конструкция устройства для измерения силы и линейных перемещений поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид устройства спереди, а на фиг.2 показан вид сверху.
Устройство содержит индикатор 1 часового типа, имеющий большой циферблат со стрелкой 2, и малый - со стрелкой 3, втулку 4 короткого конца штока 5, в кольцевой канавке которого шарнирно зафиксирована проушина 6. На втулке 7 длинного конца штока 5 установлена сменная пружина 8, на верхнем конце которой прикреплен уголок 9 с цифрой, показывающей кратность предельной силы пружины 8. Нижний конец пружины 8 уперт в шайбу 10, имеющую выточку для фиксации конечного витка пружины 8. Шайба 10 крепится к торцу штока 5 резьбовым концом на конце удлинителя 11. Планки 12 и 13 прикреплены к задней стенке корпуса индикатора с помощью двух шпилек и барашков 14. Они нужны для крепления индикатора на штативе или на детали исследуемого механизма. Проушина 6 предназначена для измерения сил растяжения.
Установка пружины сжатия 8 на длинной втулке штока 5 полностью разгружает от нагрузки обе втулки 7 и механизм привода стрелок циферблатов. Прочность корпуса индикатора позволяет производить измерения силы в диапазоне от 0 до 100 Н. Применение индикатора первого класса точности обеспечивает погрешность измерений перемещений и силы в пределах 1%.
При установке на втулке 4 сменной пружины 8 с пределом нагрузки 10 Н погрешность измерений 0,01 Н, а при установке жесткой пружины с пределом нагрузки 100 H равна 0,1 Н. Погрешность измерений линейных перемещений в диапазоне от 0 до 10 мм остается неизменной при установке любой пружины.
Величина практической погрешности измерения силы будет зависеть от качества изготовления и калибровки сменных пружин сжатия. Рекомендуемый набор сменных пружин на предельную силу 10, 20, 40, 60, 100 Н может быть сокращен или расширен по потребности. Нумерация пружины 8 на уголке 9 должна соответствовать кратности силы 1, 2, 4, 6, 10.
Подготовка устройства к работе заключается в подборе необходимой для измерений силы сменной пружины. В начале, когда предельное значение силы неизвестно, лучше поставить пружину 8 с большим значением предельной силы. Проведя пробные измерения, при необходимости можно заменить пружину на более мягкую, позволяющую обеспечить меньшую абсолютную погрешность измерения силы.
Для замены пружины 8 надо вывернуть вместе с шайбой 10 удлинитель 11, снять одну пружину с уголком 9 и поставить другую. Затем ввернуть в торец удлинитель и проверить, сел ли последний виток пружины в выточку шайбы, показывает ли стрелка 2 ноль на циферблате. Если нет, то надо повернуть наружное кольцо циферблата 2 со шкалой до совмещения стрелки с нулем. Величину погрешности измерения силы, обеспеченную каждой сменной пружиной 8, легко проверить на электронных весах, зная, что 1 кгс равен 10 Н. Для проверки необходимо, надавливая удлинителем 11 на платформу весов, сопоставить показания шкалы весов и циферблатов 2, 3 индикатора. При этом необходимо учитывать кратность измерения силы пружинами набора. При замене пружины набора другими она может быть другой.
При работе с устройством надо учитывать, что малый циферблат 3 пронумерован от 0 до 10, поэтому при установке пружины 8 на предельную нагрузку, например 100 Н, необходимо, при определении фактической величины измеряемой силы, умножать показания стрелки на указанную на уголке 9 цифру 10 и прибавлять к этому результату величину показаний стрелки 2 большого циферблата, показывающего десятые и сотые доли измеряемой величины.
Измерение сил растяжения можно выполнить с помощью проушины 6, а сил сжатия с помощью удлинителя 11. Полезная модель измерительного устройства позволяет производить раздельное или совместное измерение силы и линейных перемещений. При измерении силы в диапазоне от 0 до 10 Н и линейных перемещений от 0 до 10 мм погрешность измерений 0,01 Н и 0,01 мм. При измерении силы в диапазоне то 0 до 100 Н и линейных перемещений от 0 до 10 мм погрешность измерений будет 0,1 Н и 0,01 мм.
Устройство может быть применено для выполнения измерений силы и линейных перемещений деталей рабочих органов машин, а также при постановке лабораторных и практических работ.
Источники информации
1. Анурьев В.И. справочник конструктора машиностроителя. Том 3 М.: Машиностроение, 1979.
2. Справочник контролера машиностроительного завода. М.: Машиностроение, 1980.