Електромеханічний компаратор

1. Електромеханічний компаратор, який містить корпус, розміщені у корпусі: силовимірювальний перетворювач, опорний та вантажоприймальний штоки, зв'язані з ними шарніри, аретир, апаратуру індикації і реєстрації, який відрізняється тим, що корпус компаратора виконано у вигляді двох зв'язаних різьбовим з'єднанням стаканів, при цьому у торцевій частині верхнього стакана вздовж його осі вільно розміщений опорний циліндричний шток, на якому встановлений шарнір у вигляді коаксіально розташованих і обмежених у переміщенні по вертикалі призм, виконаних у вигляді кілець з розташованими по їх діаметру взаємно перпендикулярними лезами, які контактують з розміщеною між ними і виконаною у вигляді кільця подушкою, причому торцева поверхня верхньої призми контактує з вн утрішнім торцем стакана, на внутрішню торцеву поверхню нижнього стакана опирається основа силовимірювального елемента, верхня торцева поверхня якого контактує з торцевою поверхнею нижньої призми шарніра, установленого на вантажоприймальному циліндричному штоці, вільно розміщеному в торцевій частині нижнього стакана і силовимірювальному елементі, аретир виконаний у вигляді, коаксіально А (54) ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИЙ КОМПАРАТОР 34037 Недоліком цього пристрою є невелика точність вимірювання, що характерна для пружинних силовимірювачів, яку спричиняють гістерезис та нелінійність, які виникають внаслідок змінення під час навантаження первісних параметрів пружини ( кута нахилу витків і діаметру, зміщення точок контакту у зачепі, температурної похибки, що виникає внаслідок змінення модулю пружності і, як наслідок, жорсткості пружини), утратами у механізмі передавання зусиль на силовимірювач, а також конструктивна складність і недостатня надійність механізму аретира, який має велику кількість деталей. Метою даного винаходу є підвищення точності та надійності вимірювання маси вантажу, що зважується ( повірюваних гир ). До основи винаходу покладено завдання створення високоточного надійного, малогабаритного, невеликої маси, легкотранспортованого компаратора для зважування однотипних по масі виробів ( повірки гир великої маси ) за рахунок особливостей конструкції його корпусу, використання у механізмі силовведення високоточного тензорезисторного силовимірювального елемента, конструктивних особливостей його розміщення, конструкції та розміщення шарнірів, що забезпечують передачу зусиль від навантаження вздовж осі силовимірювального датчика, а також за рахунок простої та надійної конструкції пристрою, який аретує механізм силовведення під час накладення навантаження на компаратор, або його знімання. Поставлена мета досягається тим, що у електромеханічному компараторі для зважування засобом заміщення, який містить корпус, розташовані у корпусі: силовимірювальний перетворювач, опорний та вантажоприймальний штоки, зв'язані з ними шарніри, аретир, касету із зразковими гирями, апаратуру індикації і реєстрації, - корпус компаратора виконаний у вигляді двох зв'язаних різьбовим з'єднанням стаканів, при цьому у торцевій частині верхнього стакана по його осі вільно розміщений опорний циліндричний шток, на якому встановлений шарнір у вигляді коаксіально розташованих і обмежених у переміщенні по вертикалі призм, виконаних у вигляді кілець з розташованими по їх діаметру взаємоперпендикулярними лезами, які контактують з розміщеною між ними і виконаною у вигляді кільця подушкою, причому торцева поверхня верхньої призми контактує з внутрішнім торцем стакана, на внутрішню торцеву поверхню нижнього стакана опирається основа силовимірювального елементу, верхня торцева поверхня якого контактує з торцевою поверхнею нижньої призми шарніра, установленого на вантажоприймальному циліндричному штоці, вільно розміщеному у торцевій частині нижнього стакана і силовимірювальному елементі, аретир виконаний у вигляді, коаксіально розташованої на вантажоприймальному циліндричному штоці втулки, яка опирається нижнім торцем у верхній торець фланця штока, при цьому втулка зв'язана різьбовим з'єднанням із внутрішньою поверхнею нижнього стакана корпусу, причому нижній торець фланця втулки контактує з верхнім торцем дна контргайки, зв'язаної з зовнішньою поверхнею нижнього стакана різьбовим з'єднанням протилежного напрямку, відносно різьбового з'єднання втулки; на конусному кільцевому виступі верхньої торцевої поверхні верхнього стакана корпусу встановлена фіксуюча гайка, яка зв'язана різьбовим з'єднанням з опорним штоком і вантажозахватний пристрій виконано у вигляді вилки, у стінках якої виконані наскрізні циліндричні отвори, в яких з можливістю осьового переміщення розташований циліндричний стержень з фіксатором; касета зі зразковими гирями виконана у вигляді симетричних блоків, зв'язаних між собою перемичками, при цьому у центральній верхній перемичці виконаний циліндричний отвір. Кожний з блоків містить зв'язані перемичками вертикальні циліндричні стержні, між кожною парою яких розташований комплект зразкових гир. Технічним наслідком цього винаходу є підвищення точності та надійності вимірювання за рахунок передавання зусиль від навантаження тільки вздовж осі високоточного тензорезисторного силовимірювального елемента, а також завдяки конструктивним особливостям корпусу компаратора, особливостям вбудування в нього як силовимірювального елементу, так і шарнірів, які містять призми, що опираються на розміщену між ними подушку таким чином, що їх леза взаємно перпендикулярні, що дозволяє під час можливого зміщення навантаження компенсувати шкідливий вплив тангенційних складових часток вимірюваного зусилля на силовимірювальний елемент, а також за рахунок простої та надійної конструкції механізму аретира, який має коаксіально розташовану на вантажоприймальному штоці втулку, зв'язану з різьбовим з'єднанням з корпусом і контактуючу з контргайкою, яка зв'язана у свою чергу з корпусом різьбою протилежного напрямку, відносно різьбового з'єднання втулки, що дозволяє надійно аретувати механізм силовведення під час накладення навантаження на компаратор та зберегти під час знімання навантаження величину натягнення силовимірювального елементу. Новину технічного рішення характеризує конструктивна особливість корпусу компаратора, яка дозволяє значно зменшити його масу, особливість вбудови в нього силовимірювального елементу, конструкція шарнірів, їх вбудо ва у ланцюг силовведення компаратора, яке забезпечує передавання зусиль від навантаження тільки вздовж осі силовимірювального елементу, а також конструкція аретувального пристрою, яка дозволяє надійно аретувати механізм силовведення під час накладення навантаження на компаратор, а також зберегти величину натягу силовимірювального елементу. Порівняльний аналіз технічного рішення, що заявляється, з іншими відомими з науковотехнічної та патентної літератури рішеннями, дозволяє виявити ознаки, які відрізняють рішення, що заявляється, від прототипу, що дає можливість авторам зробити висновок про відповідність ознак, що заявляються, критерію "суттєві відміни", який визначає новизну винаходу. На фіг.1 та 2 представлено електромеханічний компаратор, що заявляється, на фіг.3 - розріз Б-Б, на фіг. 1, на фіг.4 - розріз В-В на фіг. 1, на фіг. 5 представлена касета із зразковими гирями, 2 34037 на фіг. 6 - вид А на фіг.5, на фіг. 7 - розріз Г-Г на фіг.5. Компаратор складається із зв'язаних різьбовими з'єднаннями 1 верхнього стакана 2 та нижнього стакана 3, які складають корпус компаратора, провушини 4 для навішування компаратора на підйомно-транспортний засіб, нерухомо закріпленого у провушині 4, опорного циліндричного штока 5, вільно розміщеного у торцевій частині 6 верхнього стакана 2 по його осі, фіксуючої гайки 7, встановленої на конусному кільцевому виступі 8 торцевої поверхні 9 верхнього стакана 2, зв'язаної різьбовим з'єднанням 10 з опорним ціліндричним штоком 5, яка перешкоджає його зміщенню відносно до осі верхнього стакана 2. На опорному циліндричному штоці 5 (фіг.3) коаксіально установлені, обмежені переміщенням по вертикалі, виконані у вигляді кілець, верхня призма 11 та нижня призма 12 із розташованими по їх диаметру взаємно перпендикулярними лезами 13 і 14, які контактують з розташованими проміж ними і виконаної у вигляді кільця подушкою 15 , при цьому торцева поверхня 16 верхньої призми 11 контактує з внутрішнім торцем 17 верхнього стакана 2, а торцева поверхня 18 нижньої призми 12 контактує з верхньою торцевою поверхнею 19 фланця 20 опорного циліндричного штока 5. На внутрішню торцеву поверхню 21 (фіг. 1) нижнього стакана 3 опирається основа 22 силовимірювального елемента 23. У торцевій частині 24 нижнього стакана 2 та силовимірювальному елементі 23 вільно розміщений вантажоприймальний циліндричний шток 25, на якому розміщені, створюючи шарнір, виконані у вигляді кілець, коаксіально установлені та обмежені у переміщенні у вертикальному напрямку, верхня призма 26 та нижня 27 з розташованими по їх диаметру взаємно перпендикулярними лезами 28 і 29, які контактують з розташованим між ними і виконаною у вигляді кільця подушкою 30, при цьому торець 31 нижньої призми 27 контактує з верхньою торцевою поверхнею 32 силовимірювального елементу 23, а торець верхньої призми 26 контактує з розміщеним на вантажоприймальному циліндричному штоці 25 фланцем 33, обмеженим у переміщенні по вертикалі гайкою 34. Аретир (фіг.1) виконаний у вигляді коаксіально розташованої на вантажоприймальному циліндричному штоці 25, втулки 35, яка опирається нижнім торцем 36 у верхній торець 37 фланця 38 вантажоприймального циліндричного штока 25, при цьому втулка 35 зв'язана різьбовим з'єднанням 39 з внутрішньою поверхнею 40 нижнього стакана 3 корпусу, при цьому нижній торець 41 фланця 38 втулки 35 контактує з верхнім торцем 42 дна 43 контргайки 44, зв'язаною з зовнішньою поверхнею нижнього стакана 3 різьбовим з'єднанням 45 протилежного напрямку відносно різьбового з'єднання 39. З втулкою 35 нерухомо з'єднана рукоятка 46 приводу аретира, яка входить у паз 47 обичайки 48, установленої на контргайці 44 з можливість переміщення по вертикалі і фіксацією фіксатором 49. У нижньому стакані 3 нерухомо закріплена рукоятка 50 для фіксації компаратора під час йо го аретування та розаретування. До нижньої частини вантажоприймального циліндричного штока 25 жорстко приєднаний вантажоприймальний пристрій ( фіг. 4 ) виконаний у вигляді вилки 51, у стінках якої виконані наскрізні циліндричні отвори 52, в яких з можливістю осьового переміщення розташований циліндричний стержень 53 з рукояткою 54, переміщення якого обмежується стержнем 55, жорстко закріпленим у вилці 51 і фіксується фіксатором 56. Касета 57 з зразковими циліндричними гирями 58 (фіг.5,6,7) виконана у вигляді симетричних блоків 59, які зв'язані поміж собою перемичками 60, при цьому кожний з блоків 59 містить зв'язані перемичками 61 вертикальні циліндричні стержні 62, які входять у прорізи 63 зразкових циліндричних гир 58, комплект яких розташований між кожною парою вертикальних циліндричних стержнів 62. У центральній верхній перемичці 64 виконано циліндричний отвір 65 для розміщення циліндричного стержня 53 вантажозахватного пристрою. Пристрій, що заявляється працює таким чином. До початку роботи компаратор повинен бути зааретований. У цьому стані нижній торець втулки 35 контактує з верхнім торцем 37 фланця 38 вантажоприймального циліндричного штока 25, а нижній торець 42 фланця 38 втулки 35 - з верхнім торцем 41 дна 43 контргайки 44. Далі компаратор навантажують касетою 57 із зразковими циліндричними гирями 58, запроваджуючи циліндричний стержень 53 вантажозахватного пристрою у циліндричний отвір 65 центральної верхньої перемички 64 касети 57, після чого розаретують компаратор, для чого рукоятку 46 приводу аретира переводять у розаретований стан, при якому нижній торець 36 втулки 35 відходить від верхнього торця 37 фланця 38 вантажоприймального циліндричного штока 25, а нижній торець 42 фланця 38 втулки 35 відходить від верхнього торця 41 дна 43 контргайки 44, що дозволяє вантажоприймальному штоку 25 переміщуватися у вертикальному напрямку. Під час навантаження компаратора зусилля від маси касети 57 з зразковими гирями 58 передається на силовимірювальний елемент 23, який виробляє сигнал пропорційний масі прикладеного навантаження, величина якої фіксується апаратурою індикації та реєстрації ( на кресленні не показана ). Далі рукояткою 46 аретують вантажоприймальний пристрій, знімають касету 57 з зразковими гирями 58 з вантажозахватного пристрою, навантажують компаратор гирею, що повіряється, для чого вводять циліндричний стержень 5З в провушину гирі, що повіряється, розаретують компаратор, фіксують масу гирі, що повіряється апаратурою індикації і реєстрації і порівнюють її з масою зразкової гирі. Гиря вважається повіреного, якщо її маса відрізняється від маси зразкової гирі нормативним допуском , відповідним даному розряду гирі. Після цього компаратор аретують і знімають гирю, що повіряється з вантажозахватного пристрою компаратора. У процесі зважування точність вимірювання досягається з одного боку тим, що високоточний силовимірювальний елемент, напружений аре 3 34037 тиром між двома зважуваннями, виробляє сигнал під впливом практично незмінного навантаження ( зміна навантаження виникає у діапазоні, рівному різниці мас зразкової гирі та гирі, що повіряється), внаслідок чого на точність вимірювання не впливають шкідливі прояви гістерезису, нелінійності і таке інше; з іншого боку використання у ланцюгу силовведення шарнірів з взаємно перпендикулярними призмами дозволяє забезпечити силовведення вздовж силовимірювального еле мента та компенсувати шкідливий вплив тангенціальних складових часток зусиль, які сприймаються силовимірювальним елементом. Проста конструкція аретуючого пристрою забезпечує надійну фіксацію вантажоприймального механізму компаратора у процесі його навантаження і розвантаження. Пристрій, що пропонується використано у робочому проекті електромеханічних вагів для повірки зразкових гир IV розряду 2074ВК-2Е. Фіг. 3 Фіг. 1 Фіг. 2 4 34037 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 7 Фіг. 6 ____________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності” (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5