Пристрій для вимірювання зусилля натискання

Винахід належить до галузі вимірювань сили або механічного напруження, зокрема, до пристроїв для вимірювання зусилля натиснення елементів на проміжний елемент, що знаходиться між ними, і може бути використаним і різних галузях те хніки, окрема і електротехніці. Відомій пристрій [1], що містить ніж або шаблон ножа з штабою фольги, затиснуті між дугогасними контактами вимикача ВЕМ-6 та динамометр, яким при вимірюванні натиснення віджимають один з контактів, доки штаба фольги вільно не вийде з притиску дугогасних контактів, і в цей момент необхідно зафіксувати значення зусилля на динамометрі, регулюючи натиснення гайками через пружини на дугогасні контакти вимикача, віджаття динамометром повторюють до досягнення потрібного зусилля натиснення 270±20Η (28±2кгс). Недоліком цього пристрою є те, що оператору необхідно для підрегулювання прикладати значні зусилля при віджатті, а це особливо ускладнюється в горизонтальному напрямку, і тим більш неодноразово, а також пристрій не забезпечує точність вимірів та регулювання. Більш близьким до пристрою, що заявляється, є пристрій [2] для вимірювання контактного натиснення ламелів втичних контактів автоматичного вимикача А3700 висувного виконання, що містить проміжний елемент у вигляді гака (шаблон нерухомого ножа панелі висувного пристрою) з приклеєним до нього ізолятором, скобу, зв'язану з гаком та вагою, а також додатковою вагою. Пристрій містить електричний ланцюг з джерелом живлення та сигнальною лампочкою. Цей відомій пристрій працює слідуючим чином. Автоматичний вимикач А3700 висувного виконання закріплено на столі, гак з ізолятором, скобою та вагою 5кг установлено між ламелями, електричний ланцюг замкнений, одна з клем прикріплена до гака, друга - до верхньої ламелі. Якщо лампочка не світиться, треба регулюючими гайками через пружину збільшити натиснення на ламелі, вкручуючи їх до загоряння лампочки. Потім на вагу 5кг встановити додаткову вагу 1кг, лампочка повинна згаснути. Якщо лампочка не згасла, треба відрегулювати натиснення ламелів гайками до згасання лампочки. Отже, контактне натиснення відповідає потрібному - не менше 49Н (5кгс); не більші 68,8Η (6кгс). Цей пристрій має такі недоліки: необхідність закріплення досліджувального вимикача на столі перед регулюванням; значна трудомісткість пo розміщенню гака, скоби, вагів, підключення електричного ланцюга; грубі та неточні регулювання; неможливе його використання для перевірки натиснення дугогасних та головних контактів і високовольтних вимикачах, де контакти розміщені горизонтально відносно один одного. В основу винаходу поставлено задачу створення пристрою вимірювання зусилля натиснення елементів на проміжний елемент, в якому за рахунок створення нової конструкції проміжного елемента в пристрої, введення ряду елементів, а також нових зв'язків між елементами пристрою, компоновки вузлів механізму, та електричної схеми в єдиному корпусі, забезпечується зниження трудомісткості по вимірюванню зусиль натиснення, збільшення точності в визначенні зусилля натиснення та регулювання, а також забезпечується можливість використання пристрою для вимірювання та регулювання зусилля натиснення в різних типах вимикачів та в різних просторових положеннях. Поставлена задача вирішується наступним чином. Пристрій для вимірювання зусилля натиснення елементів містить проміжний елемент, встановлений між елементами натиснення, електричний ланцюг з джерелом живлення та сигнальною лампочкою. Згідно з винаходом проміжний елемент в пристрої виконаний комбінованим та складається з нерухомого вилкоподібного розтискувача з рукояткою та рухомого розтискувача, розташованого між видками нерухомого розтискувала, зв'язаних однією віссю обертання. Рухомий розтискувач має важіль, більш коротке плече якого, від спільної осі обертання, має виступаючий шип в місці контакту з елементами натиснення. Друге, більш довге плече важеля рухомого розтискувача на кінці зв'язане пружиною з вилкою тяги рухомої рукоятки. Між вилками тяги рухомої рукоятки розташовані вилка нерухомого розтискувача з рукояткою та рухомий розтискувач з важелем, зв'язані спільною віссю обертання. На важелі рухомого розтискувала, в середній його частині, на ізоляторі закріплено рухомий контакт, а на рукоятці нерухомого вилкоподібного розтискувача, проти рухомого, на ізоляторі закріплено нерухомий контакт. Контакти з'єднані електричним ланцюгом з джерелом живлення та сигнальною лампочкою, встановленою проти шкали. На рукоятці нерухомого вилкоподібного розтискувача встановлено фіксатор для фіксації положення рухомої рукоятки вилки тяги зі стрілкою в положенні середнього значення між максимально та мінімально допустимими значеннями зусилля натиснення. Крім того, згідно з винаходом, пристрій для вимірювання зусилля натиснення додатково може містити на вилці тяги з рухомою рукояткою сектор більшої шестерні, а на скобі, що зв'язана жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувача - меншу шестерню зі стрілкою і віссю обертання на скобі, або на вилці тяги з рухомою рукояткою може бути встановлено палець, а на скобі, що зв'язана жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувала - стрілку з дугоподібним прорізом для пересування пальця і віссю обертання на скобі. Пристрій може бути розміщено у корпусі, який має з одного боку отвір для нерухомого вилколодібного і рухомого розтиснувачів, з другого боку - для нерухомої рукоятки, проріз для пересування рухомої рукоятки вилки тяги, оглядове вікно для шкали та з’ємну кришку для заміни джерела живлення, сигнальної лампочки. Саме те, що проміжний елемент в пристрої виконано комбінованим, а рухомий розтискувач в ньому має важіль, дозволяє вимірювати величину великих зусиль натиснення на проміжний елемент, прикладаючи незначні зусилля оператора, зменшуючи їх у 3 і більш разів. Наявність виступаючого шипа на кінці короткого плеча важеля рухомого розтискувала дозволяє забезпечити фіксовану довжину короткого плеча від точки дотику шипа з елементами натиснення до осі обертання, що дуже важливо для точності вимірювання, особливо при плоскій формі елементів натиснення. Закріплення в пристрої контактів, рухомого на ізоляторі до важеля рухомого розтискувача, а нерухомого на ізоляторі до нерухомої рукоятки вилкоподібного нерухомого розтискувача, з'єднаних електричним ланцюгом з автономним джерелом живлення і та сигнальною лампочкою, дозволяє моментально, при їх замиканні, одержувати світлову сигналізацію про досягнення зусилля натиснення, створеного пристроєм, що дорівнює зусиллю натиснення на розтискувані пристрою, а встановлення сигнальної лампочки напроти шкали всередині пристрою дозволяє підсвічувати в шкалу при замиканні ланцюга і добре бачити по стрілці на шкалі величину зусилля натиснення. Це створює додаткові зручності при роботі в слабко освітлених приміщеннях. Передбачений в пристрої фіксатор, фіксуючий нерухому р укоятку вилкоподібного розтискувала з рухомою рукояткою вилки тяги в положенні середнього значення між максимально та мінімально допустимими значеннями зусилля натиснення дозволяє, один раз натиснувши на рухому р укоятку вилки тяги в бік нерухомої рукоятки з нерухомим розтискувачем і зафіксувавши фіксатором в цьому положенні, регулювати зусилля натиснення до потрібного, не роблячи повторних перевірок. Додаткова встановлення на вилці шеги рухомої рукоятки сектора більшої шестерні, а на скобі, зв'язаній жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувала, меншої шестерні зі стрілкою, стрілка знаходиться в зачіплюванні з сектором більшої шестерні, дозволяв збільшити кут проходження стрілки і, відповідно, довжину шкали, що дає можливість збільшити точність вимірювань. Іншим варіантом виконання пристрою є додаткове розміщення на вилці тяги з рухомою рукояткою пальця, а на скобі, зв'язаній жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувача, стрілки з дугоподібним прорізом для пересування пальця та віссю обертання на скобі. Це дає можливість збільшити довжину шкали і, відповідно, точність вимірювань. Розміщення вузлів та деталей пристрою в одному корпусі, який має отвори з одного боку для нерухомого вилкоподібного і рухомого розтискувачів, з другого боку - для нерухомої рукоятки, проріз для пересування рухомої рукоятки вилки тяги, оглядове вікно для шкали та з’ємну кришку для заміни джерела живлення, сигнальної лампочки, полегшує переміщення пристрою з одного об'єкта вимірювання на другий, а також скорочує час на встановлення та зняття пристрою з об'єкта вимірювання та дає змогу виконувати вимірювання в рівних просторових положеннях. Суть винаходу наведена на кресленнях Фіг.1, 2, 3, 4, де зображені; Фіг.1 - загальний вигляд пристрою для вимірювання зусилля натиснення; Фіг.2 - електрична схема пристрою; Фіг.3 - приклад додаткового встановлення шестерень , для збільшення кута проходження стрілки; Фіг.4 - приклад додаткового встановлення пальця та стрілки з дугоподібним прорізом. Пристрій (фіг.1) містить проміжний елемент, виконаний комбінованим, який складається з нерухомого вилкоподібного розтискувача з рукояткою 1 та рухомого розтискувача 2, який знаходиться між вилками нерухомого розтиснувача 1, зв'язаних однією віссю обертання 3, при цьому рухомий розтискувач 2 має важіль, більш коротке плече якого від осі 3 має виступаючий шип 4 в місці контакту з елементами натиснення, а друге плече важеля, більш довге, на кінці зв'язане пружиною 5 з вилкою тяги рухомої рукоятки 6, між вилками якої розміщені вилка нерухомого вилкоподібного розтискувача з рукояткою 1 і рухомий розтискувач з важелем 2, зв'язані однією віссю обертання 3, крім того, на важелі рухомого розтискувача 2 в середній його частині закріплено на ізоляторі рухомій контакт 7, а на рукоятці нерухомого вилкоподібного розтискувача 1, на ізоляторі - нерухомий контакт 8. Контакти з'єднані електричним ланцюгом з джерелом живлення 9 (фіг.2) та сигнальною лампочкою 10. На рукоятці нерухомого вилкоподібного розтискувача 1 установлено фіксатор 11 для фіксації рухомої рукоятки вилки тяги 6 в положенні середнього значення між максимально та мінімально допустимими значеннями зусилля натиснення. Для збільшення кута проходження стрілки, довжини шкали та, відповідно, точності пристрою, він конструктивно може бути виконаним в дво х варіантах: 1. На вилці тяги із рухомою рукояткою 6 (фіг.3) встановлено сектор більшої шестерні 12, а на скобі 13 з віссю 14, зв'язаною жорстко з нерухомою рукояткою 1 вилкоподібного розтискувача - меншу шестерню 15 зі стрілкою 16, Менша шестерня знаходиться в зачіплюванні з сектором більшої шестерні. Шкала може бути розміщена в будь-якій площині пристрою, від цього залежить конфігурація стрілки. 2. На вилці тяги з рухомою рукояткою (фіг.4) встановлено палець 17, а на скобі 18 з віссю обертання 19, зв'язаною жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувача 1, стрілку з дугоподібним прорізом 20 для пересування пальця 17. Шкала може бути розміщена в будь-якій площині пристрою, від цього залежить конфігурація стрілки. Другий варіант є кращим по собівартості. Пристрій разом з механізмами та електричним ланцюгом, в який входить джерело живлення та сигнальна лампочка, може бути розміщеним в корпусі, з якого виступають: .розтискувачі - рухомий та вилка нерухомого, рукоятка рухома від вилки тяги та рукоятка нерухома. Оглядове вікно для шкали розміщене в площині, зручній для оператора. Пристрій працює таким чином (на прикладі використання для визначення зусилля натиснення ламелів втичних контактів автоматичного вимикача A3700). Пристрій встановлено нерухомим вилкоподібним розтиснувачем з рукояткою 1 та рухомим розтискувачем з важелем 2 між ламелями автоматичного вимикача. Кистю руки натискують на рухому рукоятку вилки тяги 6, притискуючи її до рукоятки 1. Пружина 5, яка закріплена на вилці тяги рухомої рукоятки 6 передає зусилля на важіль рухомого розтискувача 2. При досягненні зусилля G, рухомий розтискував з важелем 2 прокрутиться на осі 3 і рухомий контакт 7, закріплений жорстко на ізоляторі до важеля рухомого розтиснувача 2, з'єднається з нерухомим·контактом 8, закріпленим жорстко на ізоляторі до нерухомої рукоятки 1. A G = × Р, Б G - з усилля, прикладене оператором на рухому р укоятку вилки тяги 6; Н, кгс. A - відстань від точки контакту розтаскувані в (шип 4 на рухомому розтискувачі) та ламелів вимикача до осі обертання 3, мм. S - відстань від осі обертання 3 до точки кріплення пружини на важелі рухомого розтискувача, мм. Р - зусилля натиснення ламелів втичних контактів вимикача на рухомий та нерухомий розтискувачі пристрою, Н, кгс. Ланцюг замкнеться в електричній схемі від автономного джерела живлення 9 - сигнальна лампочка 10 засвітиться. Фіксатором 11 фіксують ργχοιψ рукоятку вилки тяги 6 в положенні середнього значення між максимально та мінімально допустимими значеннями натиснення. Наприклад: мінімальне зусилля натиснення 49Η (5кгс); максимальне 58,8Η (6кгс); середнє значення 53,9Η (5,5кгс); для вимикача 13700. При натисненні ламелів втичних контактів вимикача, що менше за середнє допустиме значення, сигнальна лампочка буде світитися, отже, необхідно гайками, укручуючи збільшили зусилля натиснення Ρ через пружину на ламелі доти, поки лампочка не згасне. При натисненні ламелів вимикача, що більше за середнє допустиме значення, сигнальна лампочка пристрою світиться не буде, отже, необхідно гайками, викручуючи, зменшити зусилля натиснення Ρ через пружину на ламелі доти, поки лампочка не засвітиться. Це буде означати, що на ламелях і, відповідно, на розтискувачах пристрою рухомого вилкоподібного та нерухомого створено зусилля Р, близьке до середнього допустимого 53,9Η (5,5кгс). Конструкція пристрою передбачає максимально ефективне використання його як ручне, тобто кистю руки виконують натиснення на рухому рукоятку вилки тяги 6 (від неї через пружину 5 зусилля передається на рухомий розтискувач через важіль 2 в бік нерухомої рукоятки вилкоподібного розтискувача 1). Кут проходження a рухомої рукоятки 6, від початку до з'єднання з нерухомою рукояткою 1 складає 20¸45°, який визначав довжину шкали (при встановленні стрілки на рухомій рукоятці вилки тяги 6). Дія більш точних вимірів передбачено два варіанти збільшення кута проходження стрілки і, відповідно, довжини шкали. В першому варіанті на вилці тяги рухомої рукоятки 6 (фіг,3) встановлено сектор більшої шестерні 12, а на скобі 13 з віссю 14, зв'язаною жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувача 1 - меншу шестерню 15 зі стрілкою 16. Менша шестерня знаходиться в зачіплюванні з сектором більшої шестерні. Передаточне число пари шестерень означає збільшення кута проходження стрілки, тобто якщо передаточне число дорівнює 2, а кут проходження a від початку до кінця рукоятки рухомої вилки тяги 6 дорівнює 35°, то стрілка 16 встановлена на шестерні 15, пройде кут β=70°, тобто шкала збільшується удвічі, а також, відповідно, збільшується точність вимірів. В другому варіанті, коли на вилці тяги рухомої рукоятки 6 (фіг.4) встановлено палець 17, а на скобі 18 з віссю обертання 19, зв'язаною жорстко з нерухомою рукояткою вилкоподібного розтискувача 1, стрілку з дугоподібним прорізом 20 для пересування пальця 17, при натисненні на рухому рукоятку вилки тяги 6 в бік нерухомої рукоятки вилкоподібного розтискувача 1 палець 17, що знаходиться усередині дугоподібного прорізу стрілки 20, штовхав її і стрілка, у якої дугоподібний проріз має конфігурацію по кінематиці, яка забезпечує пропорційно збільшене значення кута проходження b, проходить кут в 2-3,5 рази більший, ніж кут a проходження рухомої рукоятки вилки тяги 6, що дозволяє збільшити в 2-3,5 рази довжину шкали та, відповідно, точність вимірів. Пристрій, що використовується для визначення зусилля натиснення ламелів втичних контактів автоматичного витикача А3700 розміщено в корпусі, який мав отвори з одного боку дія нерухомого вилкоподібного та рухомого розтискувачів, з другого боку - для нерухомої рукоятей, проріз для пересування рухомої рукоятки вилки тяги, оглядове вікно для шкали та з’ємну кришку для заміни джерела живлення, сигнальної лампочки. Зазор S (фіг.1) між рухомим контактом 7 та нерухомим 8 складає 0,2¸1,0мм і залежить від прикладеного зусилля G та жорсткості важеля рухомого розтискувала 2 дія А3700 - 0,5мм. Товщина розтискувачів Η повинна відповідати товщині нерухомого ножа панелі висувного пристрою для А3700 - 5мм. Таким чином, все вище наведене свідчить про те, що запропонований пристрій дозволяв зменшити трудомісткість при вимірі зусиль натиснення, збільшити точність при визначенні зусилля натиснення та регулюванні, а також забезпечується можливість використання пристрою для вимірювання та регулювання зусилля натиснення в різних типах вимикачів та різних просторових положеннях. Крім того, запропонований пристрій має бути застосовано для вимірювання зусилля натиснення одного об'єкту на другий в конкретному місці при відсутності зазору між ними. Для цього необхідно мати або виконати місцеве поглиблення в одному або двох об'єктах для встановлення в ньому розтискувачів пристрою. Шкала, та міцність деталей пристрою повинні бути виконані з урахуванням очікуваного навантаження. Перевага пристрою в цьому випадку в тому, що за рахунок важеля, використаного в приладі, можна меншим зусиллям виконати поставлене завдання, Джерела інформації: 1. Міністерство енергетики и електрифікації СCCP, "Руководство по капитальному ремонту електромагнитного выключателя ВЄМ-6-2000". - М: Союзтехєнарго, 1977, с.17. 2. Міністерство енергетики и електростанцій СССР. Главное научно-техническое управление енергетики и електрофикации. "О повышении надежности работы автоматических выключателей 43700". Єксплуатационный циркуляр №Ц-08-88 Є - Μ: 1988, -с.4, 5 -·прототип.