Силовимірювач

Реферат: Силовимірювач має корпус з порожниною, заповненою середовищем і з'єднаною з джерелом його подачі, та кожух, що охоплює корпус. Крім цього, порожнина щільно закрита кришкою, з'єднана з манометром і краном скидання тиску, а до кожуха прикріплені тензометричні датчики, з'єднані з системою контролю. UA 88368 U (12) UA 88368 U UA 88368 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до техніки вимірювання механічних величин і може бути використана для вимірювання маси, сили в різних галузях промисловості. Силонавантажувальний, ваговимірювальний пристрій, що містить гідроциліндр з неущільненим поршнем, відокремлений від основи гідроциліндра еластичною мембраною, гідравлічну станцію і манометр, який відрізняється тим, що поршень, мембрана і основа циліндра виконані у формі кільця, а циліндр має товстостінні малу і велику гільзи, які укручені в основу циліндра із зусиллям, при цьому поршень має півсферичну поверхню, на яку спирається вагоприймальна платформа з силовою шпилькою, а для виміру або створення зусилля розтягування основа циліндра укручується в корпус силозбуджувача, який обладнаний також силовою шпилькою [патент РФ № 2249799, GO1L1/02, GO1L25/00, 2005]. Недоліком цього пристрою є складність його конструкції та те, що внаслідок деформування мембрани в ній виникають напруження, які впливають на точність визначення створеного зусилля. Прототипом пристрою, що заявляється, є домкрат, який містить корпус, заповнений середовищем, що збільшує свій об'єм при нагріванні, корпус наділений засобами, що пересуваються, та кожухом, який його охоплює, при цьому порожнина утворена внутрішньою поверхнею кожуха та зовнішньою поверхнею корпуса і з'єднана з джерелом подачі середовища з підвищеною температурою по відношенню до температури середовища в корпусі, наділений електронагрівальним елементом, розташованим на зовнішній поверхні корпусу, а засоби, що пересуваються, виконані у вигляді гідроциліндрів [патент РФ № 2103221, B66F1/08, B66F3/24, 1998]. Недоліком цього пристрою є те, що пристрій не забезпечує контроль сили зовнішнього навантаження, крім того не надає можливості визначати похибку вимірювання без розвантаження. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити силовимірювач шляхом обладнання його системами, що забезпечать контроль величини тиску робочого середовища в порожнині корпусу, його деформацій в напрямку дії сили, яка підлягає вимірюванню. Поставлена задача вирішується тим, що в силовимірювачі, який має корпус з порожниною, заповненою середовищем і з'єднаною з джерелом його подачі, та кожух, що охоплює корпус, порожнина щільно закрита кришкою, з'єднана з манометром і краном скидання тиску, а до кожуха прикріплені тензометричні датчики, з'єднані з системою контролю. Щільне закриття порожнини корпусу кришкою, її з'єднання з манометром дозволяє визначати силу, створену тиском середовища в порожнині як добуток площі порожнини, перекритої кришкою, помноженої на величину тиску визначеного манометром. Кожух охоплює корпус, тому під дією зовнішнього навантаження вони деформуються разом. Деформації кожуха призводять до деформацій прикріплених до нього тензометричних датчиків та фіксуються з'єднаною з ними системою контролю, яка визначає силу, сприйняту корпусом та кожухом. Сила тиску середовища на кришку та сила, сприйнята корпусом і кожухом, врівноважують навантаження, що підлягає вимірюванню силовимірювачем, тому складання сили, що створена тиском середовища в порожнині корпусу, та сили, визначеної системою контролю, дозволяє визначати величину зовнішнього навантаження силовимірювача. З'єднання порожнини корпусу з джерелом подачі середовища та краном скидання тиску забезпечують можливість змінювати значення тиску середовища в порожнині корпусу, а за показами манометра контролювати зміну сили, створеної тиском середовища. Зміна цієї сили призведе до зміни сили, сприйнятої корпусом та зміни показів системи контролю. При цьому покази системи контролю мають змінитися на таку саму величину, як і сила, створена тиском середовища, тому що вони разом врівноважують прикладене до силовимірювача навантаження. Невідповідність зміни сили, створеної тиском середовища, зміні зусилля встановленого системою контролю свідчить про похибку вимірювання, а величина невідповідності - величині похибки вимірювання. На фіг. 1 зображено силовимірювач - вид спереду, на фіг. 2 зображено силовимірювач - вид зверху. Силовимірювач складається з корпусу 1 з порожниною 2 діаметром d. Порожнина 2 заповнена середовищем, з'єднана трубопроводом 3 з джерелом подачі середовища 4 і манометром 5, та краном скидання тиску 6. Порожнина 2 корпусу 1 закрита кришкою 7 за допомогою болтів 8, корпус 1 охоплено кожухом 9, до якого прикріплені датчики 10, приєднані до системи контролю 11. Силовимірювач працює наступним чином. Зовнішня сила, що підлягає вимірюванню через кришку 6, стискає корпус 1 і з ним кожух 8. Стискання корпусу 1 призводить до стискання середовища в його порожнині 2 та стискання кожуху 9, оскільки останній приєднано до корпуса 1. Перед замірюванням прикладеної сили 1 UA 88368 U 5 тиск середовища зменшують до нуля відкриванням крана скидання тиску 6. Разом з кожухом 9 деформуються прикріплені до нього датчики 10, змінюється їх електричний опір та покази системи контролю 11. Їх значення фіксують як величину сили, прикладеної до силовимірювача. Для перевірки точності зафіксованих значень в порожнину 2 корпусу 1 джерелом подачі середовища 4 трубопроводом 3 подається середовище до створення тиску, величина якого контролюється манометром 5 та визначається із залежності   10 15 20 N d2 , 4 де N - сила визначена системою контролю 11. Тиск створений середовищем, поданим в порожнину 2 корпуса 1, призведе до збільшення висоти корпусу 1 та висоти кожуху 9. Зміна розмірів кожуха 9 викличе зміну деформацій та електричного опору датчиків 10, відповідно показів системи контролю 11. Величина тиску, що створена джерелом подачі середовища 4, дорівнює величині тиску середовища в порожнині 2 корпусу 1, тому що вони з'єднані трубопроводом 3. Заданий в порожнині 2 тиск врівноважує зовнішню силу, визначену системою контролю 11, тому що його значення дорівнює добутку тиску, створеного джерелом подачі середовища 4 та площини перекриття кришкою 6 порожнини 2 кожуху 1. Внаслідок чого в корпусі 1, кожусі 9 напруження стискання мають зменшитися до нуля. Відповідно мають зменшитися до нуля деформації прикріплених до кожуха 9 датчиків 10 і покази системи контролю 11. Відмінність показів системи контролю 11 від нуля свідчить про наявність похибки вимірювання. Величина похибки дорівнює показу системи контролю 11 при поданому тиску ρ, заміряному манометром 5. Визначення похибки без розвантаження силовимірювача піднімає його точність при контролі сил в конструкціях значного терміну використання - в опорах мостів, конструкціях гребель, важких машин тощо. Підвищення точності визначення навантажень та впровадження силовимірювачів в таких конструкціях піднімає рівень надійності та безпеки їх використання. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Силовимірювач, який має корпус з порожниною, заповненою середовищем і з'єднаною з джерелом його подачі, та кожух, що охоплює корпус, який відрізняється тим, що порожнина щільно закрита кришкою, з'єднана з манометром і краном скидання тиску, а до кожуха прикріплені тензометричні датчики, з'єднані з системою контролю. 2 UA 88368 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3