SU756239A1 - Device for determining inertia moments of components - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения моментов инерции различных деталей.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to determine the moments of inertia of various parts.

Известен привод для определения мо-5 ментов инерций деталей, содержащий автоколебательную систему с приводом и измерительную схему £1].A known drive for determining the mo-5 moments of inertia of parts, containing a self-oscillating system with a drive and measuring circuit £ 1].

Автоколебательная система прибора .содержит ось, перекладины, спираль, Ю постоянные магниты и магнитоэлектрический привод, выполненный в виде двух индуктивных катушек, включенных соответственно в .базовую коллекторную цепь транзистора.Для предотвраще-15 ния поломки "оси прибор содержит пружины, столик и пуансон.The self-oscillating system of the device contains an axis, crossbars, a spiral, 10 permanent magnets, and a magnetoelectric drive, made in the form of two inductive coils, connected respectively to the base collector circuit of the transistor. To prevent the axis from breaking, the device contains springs, a table and a punch.

Недостатком прибора является недостаточная точность Измерения, так как колебательная система представляет 20 собой сложный в конструктивном отношении механический узел. Такая колебательная система обладает низкой резонансной частотой и соответственно низкой добротностью, что ограничивает 25 чувствительность прибора.The disadvantage of the device is the lack of accuracy of measurements, since the oscillatory system is a structurally complex mechanical assembly. Such an oscillatory system has a low resonant frequency and, accordingly, a low Q, which limits the sensitivity of the instrument.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения моментов инерции деталей, содержащее колебательную 30The closest in technical essence to the invention is a device for determining the moments of inertia of parts, containing oscillatory 30

22

систему, вибратор крутильных колебаний и измерительную схему [2} . Торсионный вал колебательной системы одним концом неподвижно закреплен в корпусе, а другим соединен с подвижной частью •вибратора крутильных колебаний и предназначен для установки деталей.system, torsional vibrator and measuring circuit [2}. The torsion shaft of the oscillating system with one end is fixed in the housing, and the other is connected to the moving part of the torsional vibrator • and is intended for installation of parts.

Недостатком устройства является заделка торсионного вала одним концом в корпус и наличие большого числа механических соединений, что ограничивает величину резонансной частоты и добротность колебательной системы.The disadvantage of this device is the seal of the torsion shaft with one end into the body and the presence of a large number of mechanical connections, which limits the magnitude of the resonant frequency and the quality factor of the oscillatory system.

Это не позволяет достичь необходимой чувствительности при измерении моментов инерции прецизионных деталей, так как чувствительность колебательной системы увеличивается при увеличении собственной частоты колебаний, а наличие большого числа механических соединений ограничивает собственную частоту колебаний, а следовательно чувствительность устройства и точности измерений.It is not possible to achieve the required sensitivity when measuring the moments of inertia of precision parts, since the sensitivity of the oscillating system increases with increasing natural frequency of oscillation, and the presence of a large number of mechanical connections limits the natural frequency of oscillation, and therefore the sensitivity of the device and measurement accuracy.

Кроме того, устройство не обеспечивает возможности измерения меняющегося во времени момента инерции детали,In addition, the device does not provide the ability to measure the time-varying moment of inertia of the part,

например, из-за температурных перепадов, а также возможности динамическойfor example, due to temperature extremes, as well as the possibility of dynamic

33

756239756239

калибровки без наличия эталонной детали .calibration without a reference part.

Целью изобретения является повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Цель достигается тем, что колебательная система выполнена в виде двух .дисков с коническими образующими поверхностями, один из которых предназначен для установки деталей, и соосно с ними стержня, соединяющего диски, а вибратор крутильных колебаний -выполнен в виде двух преобразователей, один из которых выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с коническим отверстием, сопряженным с коническими поверхностями дисков, на образующие поверхности котороно нанесены электроды, а второй пьезопреобразователь размещен на торце другого диска и выполнен в виде пьезокерами-, ческой пластины, электроды которого соединены между собой через положительную обратную связь.Кроме того, стержень выполнен с винтовой нарезкой.The goal is achieved by the fact that the oscillatory system is made in the form of two. Disks with conical forming surfaces, one of which is intended for installation of parts, and a rod connecting the disks coaxially with them, and the vibrator of torsional vibrations is made in the form of two converters, one of which is made in the form of a piezoceramic cylinder with a conical opening mated to the conical surfaces of the disks, electrodes are deposited on the forming surfaces of the electrodes, and the second piezoelectric transducer is placed on the end of another disk and it is made in the form of piezo ceramics plate, the electrodes of which are interconnected through positive feedback. In addition, the rod is made with a screw thread.

На чертеже изображено устройство для определения моментов инерции деталей, общий вид.The drawing shows a device for determining the moments of inertia of parts, a general view.

Устройство содержит колебательную систему, которая выполнена в виде двух дисков 1 и 2 с коническими образующими поверхностями, при этом диск 1 предназначен для установки деталей, момент инерции котороно подлежит определению. Диски соединяются стержнем 3, выполненным с винтовой нарезкой. Устройство содержит также вибратор колебаний, который выполнен в виде двух пьезопреобразователей 4 и 5. Пьезопреобразователь 4 выполнен в виде пьезокерамического цилиндра 6 с коническим отверстием, сопряженным с коническими поверхностями дисков 1 и 2. На образующие поверхности цилиндра нанесены электроды 7 и Э.Пьёэопреобразователь 5 размещен на торце диска 2 и выполнен в виде пьезокерамической пластины 9' с электродами 1012, при этом электроды 11 и 12 соединены между, собой через положительную обратную связь. Измерительная часть устройства составлена из усилителяThe device contains an oscillating system, which is made in the form of two disks 1 and 2 with conical forming surfaces, while the disk 1 is designed to install parts, the moment of inertia of which is to be determined. The disks are connected by a rod 3, made with a screw thread. The device also contains an oscillation vibrator, which is made in the form of two piezoelectric transducers 4 and 5. Piezoelectric transducer 4 is made in the form of a piezoceramic cylinder 6 with a conical bore mated to the conical surfaces of disks 1 and 2. Electrodes 7 and E.Pieoelectric converter 5 are placed on the forming surfaces of the cylinder at the end of the disk 2 and made in the form of a piezoceramic plate 9 'with electrodes 1012, while the electrodes 11 and 12 are connected between themselves through positive feedback. The measuring part of the device is made up of an amplifier.

13, образующего положительную обратную связь, и частотомера 14 на выходе усилителя. Электроды 7 и 8 подключены к генератору 15 электрических колебаний высокой частоты.13, forming a positive feedback, and a frequency counter 14 at the output of the amplifier. The electrodes 7 and 8 are connected to the generator 15 electrical oscillations of high frequency.

Устройство работает следующим образам.The device works as follows.

деталь устанавливают на диск ί и закрепляют, включают генератор 15 и цилиндр б начинает совершать связанные продольно-крутильные колебания на резонансной частоте, при этом между конусным отверстием цилиндра 6 и образующими поверхностями дисков 1 и 2 образуется воздушная подушка, и колебательная система поднимается вверх..the part is mounted on the disk закреп and fixed, the generator 15 is turned on and the cylinder b begins to perform associated longitudinal-torsional oscillations at the resonant frequency, and an airbag is formed between the tapered bore of the cylinder 6 and the forming surfaces of disks 1 and 2, and the oscillatory system rises upwards

После отключения генератора 15 колебательная система продолжает колебаться, однако колебания эти затухающие. Эти колебания принимаются датчиком, роль котороно исполняет электрод 12, и после усиления в усилителр колебательной системы на резонансной частоте.After turning off the generator 15, the oscillating system continues to oscillate, however, these oscillations are damped. These oscillations are received by the sensor, the role of which is played by electrode 12, and after amplification in the amplifier of the oscillatory system at the resonant frequency.

За счет выполнения стержня 3 с винтовой нарезкой, выполняющего функцию торсиона,обеспечивается повышение чувствительности при незначительном изменении масс измеряемых деталей.Due to the implementation of the rod 3 with a screw thread, performing the function of the torsion, increased sensitivity with a slight change in the mass of the measured parts.

Зная величины резонансных частот колебательной системы без детали, колебательной системы с эталонной деталью и колебательной системы с исследуемой деталью, определяют, пользуясь известными соотношениями, момент инерции используемой детали.Knowing the magnitude of the resonant frequencies of the oscillating system without detail, the oscillatory system with the reference detail and the oscillatory system with the detail to be examined, determine, using the known relations, the moment of inertia of the detail used.

Определенное выполнение колебательной системы и связь ее с вибратором крутил ,ных колебаний, составленного из двух пьезокерамических преобразователей, позволяет повысить точность измерений и чувствительность устройства. Кроме того, выполнение одного иэ преобразователей в виде цилиндра с коническим отверстием позволяет повысить диапазон измеряемых деталей за счет возможности увеличения количества возбуждаемых цилиндром резонансных частот.The specific implementation of the oscillating system and its connection with a torsional vibrator, made up of two piezoceramic transducers, allows an increase in the measurement accuracy and sensitivity of the device. In addition, the implementation of one of the converters in the form of a cylinder with a conical hole allows to increase the range of measured parts due to the possibility of increasing the number of resonant frequencies excited by the cylinder.

Claims (2)

Формула изобретенияClaim •1. Устройство для определения моментов инерции деталей, содержащее колебательную систему, вибратор крутильных колебаний и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, колебательная систем выполнена в виде двух дисков с коническими образующими поверхностями, один из которых предназначен для установки деталей, и соосного с ними стержня, соединяющего диски, а вибратор крутильных колебаний выполнен в виде двух пьезопреобразователей, один из которых выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с коническим отверстием, сопряженным с коническими поверхностями дисков, на образующие поверхности котороно нанесены электроды, а второй пьезопреобразователь размещен на торце другого диска и выполнен в виде пьезокерамической пластины, электроды которого соединены между собой через положительную обратную связь. . .•one. A device for determining the moments of inertia of parts, containing an oscillatory system, a vibrator of torsional oscillations and a measuring circuit, characterized in that, in order to improve accuracy, the oscillatory systems are made in the form of two disks with conical forming surfaces, one of which is designed to install parts, and coaxially with them a rod connecting the discs, and a vibrator of torsional vibrations made in the form of two piezoelectric transducers, one of which is made in the form of a piezoceramic cylinder with a conical hole m, conjugate with the conical surfaces of disks on the forming surface kotorono coated electrodes, and a second piezoelectric transducer located on the other end face of the disk and is designed as a piezoceramic plate, which electrodes are interconnected through positive feedback. . . 2. Устройство по .п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, стержень выполнен с винтовой нарезкой.2. The device according to paragraph 1, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the rod is made with a screw thread.