close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5623

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5623
(13) C1
(19)
7
(51) G 01G 05/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА ИЗДЕЛИЙ СФЕРИЧЕСКОЙ
ФОРМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20000005
(22) 2000.01.04
(46) 2003.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем им.
В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Бодрунов Николай Николаевич; Шилько Сергей Викторович; Камеко Зоя Павловна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем им.
В.А. Белого Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(57)
1. Способ определения веса изделий сферической формы, включающий расположение
изделия на несущей платформе над отверстием питающего канала, подачу газа через питающий канал в пространство между изделием и несущей платформой, отличающийся
тем, что подачу газа монотонно увеличивают до момента начала вращения изделия, регистрируют давление в этот момент и вес изделия определяют по зависимости:
Q=
πd 2
p,
4
BY 5623 C1
где Q - вес изделия;
d -диаметр контура контакта изделия и питающего канала;
p - давление газа в момент начала вращения изделия.
2. Устройство для определения веса изделий сферической формы, содержащее источник сжатого газа, измеритель давления, несущую платформу с питающим каналом, отличающееся тем, что оно снабжено индуктивным датчиком вращения изделия, а несущая
платформа выполнена в виде цилиндрической трубки или конической воронки.
Фиг. 1
Фиг. 2
BY 5623 C1
(56)
RU 2093797 C1, 1997.
SU 1307976 А1, 2000.
RU 2108552 C1, 1998.
RU 97104834 А, 1999.
JP 02275320 A, 1990.
JP 10227682 A, 1998.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для определения веса и массы изделий сферической формы.
Среди способов определения веса и массы можно выделить пневматические, основанные на использовании сжатого газа в качестве средства нагружения [1-8].
Так известен способ определения веса [7], при котором изделие перемещается по
плоскому элементу без трения на воздушных струях, а о весе изделия судят по изменению
давления в одном из отверстий, выбранном предварительно.
Для реализации данного способа требуется привод поступательного движения изделий, что усложняет процедуру взвешивания.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению
следует считать способ бесконтактного определения веса изделий из материалов малой
удельной плотности [8], согласно которому изделие располагают над несущей платформой, удерживают на вертикальных воздушных струях и по избыточному давлению воздуха в пневмосистеме при заданной высоте струй определяют вес изделий по формуле:
(1)
Q = 2πPk·r0·(r0-0,05x)N,
где Рk - избыточное давление в пневмосистеме;
r0 - радиус струи;
x - высота струи;
N - количество струй.
Недостатком прототипа является необходимость регистрации двух параметров - избыточного давления в пневмосистеме Pk и высоты струй x, что усложняет процесс измерения. В данном способе используется математическая зависимость, полученная на основе
приближенных решений, что вносит систематическую погрешность в определение веса.
Следует отметить, что указанный способ затруднительно использовать для определения веса изделий из материалов большой плотности, так как в этом случае требуется создание высокого давления в пневмосистеме. Дополнительные трудности возникают при
использовании прототипа для определения веса изделий с неплоской поверхностью из-за
неодинаковой длины и, соответственно, реактивной силы различных струй.
Известны также устройства для взвешивания изделий с использованием пневматического нагружения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению
является устройство по способу бесконтактного определения веса изделий из материалов
малой удельной плотности [8], состоящее из несущей платформы, фотодатчиков, пневмокамеры, датчика давления, регистрирующего блока, регулятора расхода воздуха и питающих отверстий, согласно которому изделие располагают над несущей платформой,
удерживают на вертикальных воздушных струях и по избыточному давлению воздуха в
пневмосистеме при заданной высоте струй определяют вес изделий по формуле (1).
Задачей изобретения является повышение точности измерения и упрощение конструкции устройства для определения веса и массы изделий сферической формы.
Поставленная задача решается тем, что по предлагаемому способу вес изделия компенсируют давлением газа.
2
BY 5623 C1
Сущность способа состоит в том, что изделие располагают на несущей платформе над
отверстием питающего канала, создают под изделием несущую воздушную прослойку путем подачи сжатого газа между изделием и несущей платформой. В результате момент
трения между изделием и несущей платформой резко (на порядок и более) уменьшается
вследствие перехода от сухого трения к режиму трения с газовой смазкой. Так как для
формы реального сферического изделия, а также его сопряжения с несущей платформой
характерна асимметрия, в одной из плоскостей, проходящей через центр изделия, возникает движущий момент вращения. Превышение движущим моментом момента силы трения приводит к вращению изделия с его скольжением на газовой смазке (например,
верчению изделия при действии момента вращения в горизонтальной плоскости). В момент начала вращения регистрируют давление газа, соответствующее компенсации веса
изделия.
На фиг. 1 представлена схема уравновешивания с помощью сжатого газа, действующего на часть поверхности изделия, ограниченную контуром контакта с несущей платформой. На фиг. 2 показаны силовые факторы (силы и моменты), действующие на изделие
при взвешивании.
Вес изделия определяют по давлению газа.
Исходя из условия равновесия сил в проекции на ось z (фиг. 2), получим следующую
зависимость для определения веса изделия
Q=
πd 2
p,
4
(4)
где Q - вес изделия;
d - диаметр контура контакта сферического изделия и питающего канала;
p - давление в момент начала вращения.
Для осуществления этого способа предлагается устройство, содержащее несущую
платформу с питающим каналом, источник сжатого газа, измеритель давления, взвешиваемое изделие. С целью повышения точности определения диаметра контура зоны пневматического нагружения изделия несущая платформа выполняется в виде цилиндрической трубки, а для улучшения позиционирования применяется вариант несущей платформы в виде конической воронки.
На фиг. 3 изображена схема предлагаемого устройства с несущей платформой, выполненной в виде цилиндрической трубки.
На фиг. 4 изображена схема предлагаемого устройства с несущей платформой, выполненной в виде конической воронки.
Устройство содержит источник сжатого газа 1, соединительные трубопроводы 2, регулятор подачи сжатого газа 3, измеритель давления 4, несущую платформу 5 с питающим
каналом 6, взвешиваемое изделие в виде сферического тела 7, индуктивный датчик вращения 8.
При реализации устройства с несущей платформой в виде конической воронки диаметр контура контакта в выражении (4) определяют, исходя из геометрических соображений, по формуле
d = 2r cos
α
,
2
(5)
где d - диаметр контура контакта изделия и несущей платформы;
r - радиус сферического изделия;
α - угол конической воронки.
Способ и устройство, изготовленное в лабораторных условиях ИММС НАН Б, были
испытаны путем определения веса изделий в виде шаров.
В табл. 1 приведены результаты определения веса стального шара при помощи предлагаемого устройства с использованием несущей платформы в виде цилиндрической
трубки.
3
BY 5623 C1
Таблица 1
№ испытания
1
2
3
4
5
ср. значение
p, мм рт.ст.
45,5
46
46
45,5
46
45,8
Q, H
0,576
0,583
0,583
0,576
0,583
0,580
Таблица 2
№ испытания
1
2
3
4
5
ср. значение
p, мм рт.ст.
78
79
78,5
79
80
78,9
Q, H
0,585
0,592
0,588
0,592
0,600
0,591
В табл. 2 приведены результаты определения веса стального шара при помощи предлагаемого устройства с использованием несущей платформы в виде конической воронки.
При сопоставлении полученных данных с результатами контрольного взвешивания установлено, что погрешность предлагаемого способа не превышает 10 %. Устройство показало следующие технические возможности:
регистрацию давления газа, компенсирующего вес изделия сферической формы;
измерение веса изделий сферической формы различного диаметра.
Источники информации:
1. Измерения в промышленности. Справ. изд.; / Пер. с нем. Под ред. П. Профоса. - М.:
Металлургия, 1980. - С. 311-331.
2. А. с. СССР 1281912, МПК С 01G 11/00, 1987.
3. А. с. СССР 1610303, МПК G 01G 11/00, 1990.
4. А. с. СССР 2041449, МПК G 01G 19/02., 1995.
5. Заявка Франции 2529326, МПК G 01G 5/00, 1984.
6. Заявка ФРГ OS 3222015, МПК G 01G 1/24, 1984.
7. Патент США 4306629, МПК G 01G 5/00, 1982.
8. Патент СССР 2093797, МПК С 01G 11/00, 1997 (прототип).
9. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. /
Пер. с англ. - М.: Наука, 1973. - С. 169-170.
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Фиг. 4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
166 Кб
Теги
by5623, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа