ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упругие передающие системы из "Приборы для измерения сил резания и крутящих моментов " Простейшим видом упругой системы является консольная балка, жестко защемленная в корпусе и выполняющая функции резцедержателя-лодочки. Оснащенная проволочными датчиками, как это показано на фиг. 32, а, балка может быть использована для одновременной регистрации всех трех составляющих силы резания. При этом датчики вертикальной слагающей 1 и 2 и датчики осевой компоненты Р,. 1х и 2х) включаются в смежные плечи моста дифференциально (фиг. 32, б), а датчики третьей составляющей Ру (/у и 2у) включаются последовательно в одно плечо мостовой схемы, благодаря чему устраняется влияние Р на Ру. Во второе плечо должен быть включен компенсационный датчик, который обычно наклеивают здесь же, но в таком направлении, где деформация незначительна (Зу на фиг. 32, а). [c.55] Главный недостаток динамометра-балки — взаимовлияние составляющих и Р , устранить которое полностью не удается при любом расположении датчиков. Вызывается оно тем, что балка под действием силы , резания находится в несимметричном сложном напряженном состоянии. Если точка приложения силы лежит на оси балки, то балка претерпевает косой изгиб совместно с осевым сжатием, иначе появляются еще деформации кручения. Задача устранения взаимовлияний компонентов измеряемой силы значительно упрощается, если балку прямоугольного сечения заменить круглой, для которой поперечная жесткость одинакова во всех направлениях. [c.56] Другим недостатком динамометра-балки является его относительно малая чувствительность, что связано с вынужденно больщим поперечным сечением резцедержателя и, следовательно, излишней I жесткостью балки. Избавиться от этого недостатка можно, используя в качестве упругого элемента непосредственно резец, что и делают некоторые исследователи [64, 67]. Чувствительность при этом повышается, но прибор теряет свою универсальность, затрудняется его тарировка. [c.56] Повышение чувствительности прибора и одновременно устранение влияния друг на друга составляющих и Р может быть достигнуто иным путем, если жесткость балки в направлениях осей хи г будет резко уменьшена по сравнению с ее жесткостью в остальных направлениях. Примером конструктивного решения этой задачи является динамометр А. М. Розенберга и А. Н. Еремина (см. фиг. 9). Необходимая толщина упругих перемычек в этом приборе может быть определена простым расчетом. Изменяя ее, можно в широких пределах регулировать чувствительность динамометра. [c.56] Динамометры, подобные показанному на фиг. 9, но оснащенные индуктивными датчиками, в течение ряда лет используются в лаборатории резания металлов ТПИ. Взаимовлияние составляющих Ру и Ру в них практически отсутствует. [c.56] Очевидно, эта же конструкция передающей системы может быть успешно применена в сочетании с пневматическими и емкостными датчиками. Для проволочных датчиков она мало пригодна. [c.56] Необходимость измерения третьей составляющей силы резания заставляет усложнять столь простую передающую систему. [c.56] По второму варианту (фиг. 33, б) тело лодочки подвешено в цилиндрической полости корпуса с помощью двух упругих пе-ремычек-мембран. Интенсивность влияния составляющих и Р на силу Ру здесь в меньшей степени зависит от вылета резца. Однако с точки зрения изготовления эта конструкция более сложная. [c.57] Наряду с предыдущими системами типа балки широкое распространение получили различного рода рамные конструкции. Примером простой упругой системы такого типа является один из первых отечественных упруго-электрических приборов для измерения силы резания, изготовленный в Ленинградском политехническом институте [76]. Это двухкомпонентный токарный динамометр, оснащенный емкостными датчиками и предназначенный для измерения главной и радиальной слагающих силы резания. Как следует из фиг. 35, резцедержатель а в нем связан с корпусом двумя перемычками 6, выполняющими роль упругих элементов. [c.58] Упруго изгибаясь в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, перемычки обеспечивают необходимые рабочие перемещения резцедержателя. [c.59] Датчики 1у, 2у, Зу и 4у предназначены для восприятия радиальной составляющей силы резания. Этот компонент сжимает оба полукольца, в результате чего датчики 1у и4у растягиваются, а датчики 2у и Зу сжимаются. Включение их в смежные плечи мостовой схемы обеспечивает четырехкратное усиление сигнала. [c.60] Осевая составляющая регистрируется датчиками 1х, 2х, Зх и 4х, наклеенными на боковых сторонах упругих звеньев. Два из них также растягиваются, а два сжимаются, причем мостовая схема для этих датчиков собрана аналогично первой схеме (для Р . [c.61] Несколько сложнее обстоит дело с силой Р . Чтобы принцип ее регистрации стал понятен, разложим эту силу на два компонента пару сил на плече О А (момент) и силу, равную Р и приложенную в точке О. Последняя будет стремиться сместить лодочку вниз вдоль линии центров полуколец. При этом вследствие изгиба полуколец датчики 1г и Зг будут сжиматься, а датчики 2г и 4г растягиваться. Схема их соединения, приведенная на фиг. 37, б, опять-таки даст четырехкратное усиление сигнала. Что же касается действия момента, то он вызовет растяжение верхнего полукольца, а значит, и датчиков 1г и 2г. Нижнее полукольцо вместе с наклеенными на его внутреннюю поверхность датчиками будет сжиматься. Вызванные этим изменения сопротивления датчиков полностью компенсируются в мостовой схеме. Аналогично устраняется влияние момента от силы на показания датчиков радиального компонента Ру. [c.61] Американцы Ловен, Марщалл, Кук и Шоу нашли возможность использовать свойства упругих кольцевых элементов более полно. Сделав наружную поверхность такого элемента восьмигранной, они показали, что при этом узловые точки эпюры напряжений (см. фиг. 29) немного смещаются и с достаточной для практики точностью могут считаться расположенными посредине каждой грани. Кроме того, восьмигранный упругий элемент при тех же размерах и чувствительности оказался жестче кольцевого. Комбинируя различными способами восьмигранные упругие звенья, указанные авторы создали целый ряд многокомпонентных динамометров, регистрирующих как составляющие силы резания, так и крутящий момент. [c.61] По этому принципу нами был сконструирован и изготовлен трехкомпонентный токарный динамометр, изображенный на фиг. 38. У него резцедержатель подвешен к массивному корпусу на четырех упругих элементах в виде полуколец, граненых снаружи. На гранях и на внутренней цилиндрической поверхности каждого элемента наклеены датчики. [c.61] Радиальная составляющая силы резания Ру будет восприниматься так же, как и в предыдущей системе. Сжимая все четыре упругих звена, она сообщит датчикам, наклеенным снаружи 1у, 2у, 5у, 6у), деформацию растяжения, а датчикам, наклеенным изнутри Зу, 4у, 7у, 8у), деформацию сжатия. [c.61] МОЖНО ближе в линии действия этой силы. Чувствительность от их местоположения по высоте не зависит, возможность же влияния на их показания силы в таком случае будет минимальной. [c.62] Узловые точки эпюры напряжений при воздействии осевого компонента будут совпадать с серединами датчиков неизмеряемых составляющих. Поэтому одна половина каждого из них окажется растянутой, а другая — в такой же степени сжатой. В итоге сопротивление датчика не изменится. Датчики составляющих Р и Ру на силу Ру, реагировать не будут при любой ее величине. Совершенно аналогично автоматически устраняется влияние главной и радиальной составляющих на показания датчиков силы Р . [c.63] При соединении датчиков в мостовые схемы руководствовались двумя общими правилами достигнуть наибольшей чувствительности измерительной схемы и обеспечить автоматическую компенсацию взаимных влияний составляющих. Из этих соображений датчики, в которых измеряемая составляющая вызывает разноименную деформацию (/г и Зг, 2г я 4г, 1х я Зх к т. д.), включены дифференциально в смежные плечи моста (фиг. 38, б). Датчики же, испытывающие под действием измеряемой компоненты деформацию одного знака, но получающие разноименную деформацию под влиянием неизмеряемых составляющих 1у я 2у, 1х я 2х я т. д.) соединены попарно последовательно. [c.63] Следует отметить, что компенсация взаимовлияния измеряемых составляющих в описанной конструкции обеспечивается лишь при однородности датчиков и одинаковом качестве их наклейки. Поэтому практически желаемый результат достигается не сразу. Вообще же, как показали специальные испытания, динамометр этот работает хорошо и погрешности его не выходят за пределы 1—2%. [c.63] Вернуться к основной статье