Устройство байнатова ж.б. для измерения максимального усилия

 

Изобретение относится к исследованию воздействий ударной волны, например снежной лавины или селевой массы, на различные виды сооружений. С целью повышения эксплуатационной надежности и точности измерения давления селевого потока устройство состоит из силовоспринимающего элемента (СЭ) в виде стакана 1 с дном 2, насаженного на усеченно-конусообразный корпус-сердечник 3 посредством утопающих шариков, расположенных в несколько рядов по периметру сердечника 3 в отверстии с пружиной. На усеченном торце сердечника 3 установлены штоки 7 с толкателем и крышкой, проходящими через пружины 10 в глубь сердечника 3, а продольная ось сердечника 3 совмещена с каналом 11 для троса 12, один конец которого посредством шарнира 13 соединен с дном 2 СЭ 1, а другой конец троса 12 свободно соединен с круглой пластинкой 14 с отверстием, которая помещена в специальном цилиндре 16, снабженном кольцеобразным упорным фиксатором 17. Свободные концы СЭ 1 соединены с опорной пластинкой 18 посредством упругого гофрированного материала 19 и снабжены внутри кольцеобразным фиксатором 20. Опорная пластинка 18 снабжена отверстиями 21 для заанкеровки устройства к инженероным сооружениям. В другом варианте исполнения в цилиндр 16 сердечника 3 можно вмонтировать дугообразную шкалу с двойной стрелкой и цилиндр имеет наблюдательное окошко, закрытое гофрированным материалом 19. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 1. 1/04, 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,C (21) 4621350/10 (22) 19.12.88 (46) 30.08.91, Бюл,М 32 (71) Алма — Атинский архитектурно-строительный институт (72) Ж.Б.Байнатов (53) 531,781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1408255, кл. GO1L 1/04, 1986.

Гофф А.Г, и Оттен Г.Ф, Экспериментальное определение силы ударов снежных обвалов и Известия АН СССР. Сер. географическая и геофизическая, 1939. М 3. (54) УСТРОЙСТВО БАЙНАТОВА Ж.Б. ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО УСИЛИЯ (57) Изобретение относится к исследованию воздействий ударной волны, например снежной лавины или селевой массы, на различные виды сооружений. С целью повышения эксплуатационной надежности и точности измерения давления селевого потока устройство состоит из силовоспринимающего элемента (СЭ) в виде стакана 1 с дном 2, насаженного на усеченно-конусообразный корпус-сердечник 3 посредством утопающих шариков, Изобретение относится к исследованию воздействий ударной волны, например, снежной лавины или селевой массы на различные виды сооружений, Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и точности измерения давления селевого потока, На фиг.1 показано устройство общий вид; на фиг,2 - то же, со стороны верхнего. Ы 1673889 Al расположенных в несколько рядов по периметру сердечника 3 в отверстии с пружиной. На усеченном торце сердечника 3 установлены штоки 7 с толкателем и крышкой, проходящими через пружины 10 в глубь сердечника 3, а продольная ось сердечника 3 совмещена с каналом 11 для троса 12. один конец которого посредством шарнира соединен с днем 2 СЭ 1, а другой конец троса 12 свободно соединен с круглой пластинкой 14 с отверстием, которая помещена в специальном цилиндре

16, снабженном кольцеобразным упорным фиксатором 17. Свободные концы

СЭ 1 соединены с опорной пластинкой

18 посредством упругого гофрированного материала 19 и снабжены внутри кольцеобразным фиксатором 20. Опорная пластинка 18 снабжена отверстиями 21 для заанкеровки устройства к инженерным сооружениям. В другом варианте исполнения в цилиндре 16 сердечника

3 можно вмонтировать дугообразную шкалу с двойной стрелкой и цилиндр имеет наблюдательное окошко, закрытое гофрированным материалом 19. з,п.ф-лы, 13 ил, бьефа; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 2; на фиг,4 - разрез Б-Б, на фиг.2; на фиг,5разрез В-В на фиг.4; на фиг,б разрез Г-Г на фиг.3; на фиг. 7- то же поперечный разрез; на фиг.8-фрагмент устройства со штоками и пружиной; на фиг,9 — фрагмент устройства шарика с пружиной; на фиг.10- соединение троса с дном корпуса и подвижной пластинкой; на фиг.11 - вариант регистрирующего

1673889 механизма в виде стрелки и дугообразной шкалы; на фиг.12 и 13- возможные внешние формы устройства.

Устройство состоит из силовоспринимающего элемента (СВЭ) в виде стакана 1 с дном 2, насаженного на корпус в виде усеченно — конусообразного сердечника 3 посредством утопающих шариков 4, расположенных в несколько рядов по периметру сердечника 3 в цилиндрическом отверстии

5 с пружиной 6, На усеченном торце сердечника 3 установлены штоки 7 с толкателем

8 и крышкой 9, проходящими через продольные пружины 10 вглубь сердечника 3, а продольная ось сердечника 3 имеет канал 11 для троса 12, один конец которого посредством шарнира 13 соединен с дном

2 корпуса 1, а второй конец троса свободно соединен с круглой пластинкой 14, с отверстием 15, которая помещена в специальном цилиндре 16, снабженный кольцеобразным упорным фиксатором 17.

Свободные концы цилиндрического СВЭ 1 соединены с опорной пластинкой 18 посредством упругого гофрированного материала

19 и снабжены внутри кольцеобразным фиксатором 20, Внутренняя поверхность цилиндрического СВЭ 1 строго описывает форму сердечника 3. Опорная пластинка 18 снабжена отверстиями 21 для заанкеровки устройства к инженерным сооружениям, В другом варианте исполнения в цилиндре 16 сердечника 3 можно в вмонтировать дугообразную шкалу 22 с двойной стрелкой 23. Цилиндр 16 имеет наблюдательное окошко 24, закрытое гофрированным материалом 19.

Устройство работает следующим образом

При воздействии ударной волны (селевого потока, снежной лавины) СВЭ 1 перемещается вдоль сердечника 3, закрепленного на опорной пластинке 18, при этом штоки 7 и боковые шарики 4 утопаются, оказывая сопротивление движению СВЭ 1, которое вынуждает перемещение троса 12 вдоль канала 11, при этом трос 12 приникает через центральное отверстие 15 в круглой пластинке 14. Глубина проникновения характеризует силы давления. При возврате

СВЭ 1 в исходное положение круглая пластинка 14 с тросом 12 свободно перемещается в цилиндре 16 в направлении

СВЭ. При повторном сильном ударе селевого потока круглая пластинка 14, перемещаясь, упирается на кольцеобразный фиксатор 17, при этом трос 12 еще дальше проникает в отверстие 15 круглой пластинки 14. Проникновение осуществляется или вращением троса 17, или врэщени5

55 ем круглой пластинки 14 за счет спиралеобразной поверхности троса 12, Такой характер проникновения троса 12 в пластинку 14 связан с движением врэщения и линейное перемещение СВЭ 1, При использовании дугообразной шкалы 22 одна из ее стрелок 23 перемещается только вперед, оставаясь на фиксированном месте при возврате СВЭ 1 в исходное положение, а вторая стрелка 23 возвращается назад с СВЭ 1, так как она соединена с тросом 12. Деление шкалы 22 обрабатывается специальным раствором, фиксирующим и передающим сигнал о прохождении стрелки 23. Сигнал поступает в измерительный прибор для записи, В других вариантах в месте круглой пластинки 14 и дугообразной шкалой 22 (не показаны) ставятся упругая балка с наклеенными тензорезисторами на подобие (2,5) или механический силомер, Устройство предварительно тарируется на динамическом стенде на расчетные ударные нагрузки в зависимости от скорости селевого потока. Шарнирное 13 соединение троса 12 с СВЭ 1 связано с тем, что

СВЭ 1 при взаимодействии с селевым потоком вращается линейно — поступательно, перемещаясь кэк в продольном, так и в поперечном направлениях. При таких сложных перемещениях СВЭ 1 шарнир

13 обеспечивает тросу 12 свободное движение, Использование троса 12 связано с тем, что он как податливый материал более приспособлен на различные виды воздействия и исключает заклинивания при движении его через продольный канал 11 сердечника

3 и как спиралеобразный стержень, вращаясь сам или заставляя вращаться круглую пластинку 14, проникает в отверстие 15, Круглая пластинка 14 устанавливается в упор на кольцеобраэный фиксатор 17, с таким расчетом, чтобы при малейшем перемещении СВЭ 1 трос 12 мог проникнуть в отверстие 15 пластинки 14.

Для регулирования глубины цилиндра

16 переставляется фиксатор 17 в другие желобы, Для периодического наблюдения за перемещением троса 12 в цилиндре 16 на сердечнике 3 предусмотрено боковое окошко 24, прикрытое гофрированным материалом 19, который защищает измерительный механизм 14,22 от проникновения различных примесей и от атмосферных воздействий. Толкатель 8 штока 7 с пружиной 10 перемещается только вглубь сердечника 3, а для устранения перемещения толкателя в обратном направлении ус1673089 тановлена крышка 9, Штоки 7 при состоянии покоя слегка прикасаются ко дну 2 СВЭ

1. При сборке устройства сначала устанавливаются все поперечные и продольные пружины 6 и 10 шарики 4, штоки 7 и одевают на сердечник 3 СВЭ 1 и его положение фиксируется кольцеобраэным фиксатором 20, который препятствует выскакиванию СВЭ 1 при обратном перемещении его. Фиксатор 20 при первоначальном положении должен прикасаться к крайним рядам шариков 4.

При установке дугообразной шкалы 22 одна стрелка 23 синхронно перемещается с СВЭ 1, так как одна соединена с тросом

12, а другая, не связанная с тросом 12, перемещается за счет стрелки, соединенной с тросом 12 и фиксирует только максимальное показание шкалы 22.

Жесткость устройства зависит от количества пружин 6 и 10 и их диаметров.

Устройство приспособлено для измерения давления селевого потока любой мощности.

Установка в цилиндре 16 разновидностей измерительных механизмов зависит от цели постановленных задач, отдаленности от источника питания и продолжительности времени измерения давления.

Внешняя форма устройства может быть сферической, прямоугольной и т,д. (фиг.12 и 13).

В качестве гофрированного материала можно использовать кольцеобразные податливые материалы, расположенные телескопически, щель между СВЭ 1 и сердечником 3 регулируется диаметром шариков 4 в зависимости от мощности ударов.

Количество рядов шариков 4 по периметру сердечника 3 не должно быть но меньше двух, а количество шариков 4 в каждом ряду должно быть не менее трех. Такое максимальное число шариков и их рядов связано с тем, чтобы цилиндрически корпус при взаимодействии с селевым потоком .перемещался параллельно относительно сердечника, не допуская заметных перекосов. Количество штоков 7 должно быть не менее трех. Это связано с тем, чтобы улавливать случайные перекосы корпуса и устанавливать качественный характер распределения давления потока по периметру дна корпуса.

Шарики и штоки должны быть установлены симметрично. Симметричность нужна для сохранения парараллельности движения корпуса относительно сердечника, а также для создания равнопрочности несущих элементов устройства, 5

Круглая форма подвижной пластинки

14 позволяет свободное вращение и перемещение ее вдоль цилиндра 16.

Для определения давления потока по высоте и ширине русла к сооружению прикрепляется несколько устройств. В случае занесения устройства селевыми отложениями его извлекают из-под слоя и по глубине проникновения троса 12 в отверстия 15 круглой пластинки 14 и по данным тарировочной таблицы устанавливают давления на расчетный участок сооружения, Применение предложенного технического решения повышает эксплуатационную надежность устройства эа счет обтекаемости и упрощений внешней формы конструкции исключения примесей во внутрь, заклинивания, усталостных напряжений и замедления процесса корроэирования деталей устройства; повышает точность измерения эа счет улавливания любых незначительных движений корпуса, изоляции чувствительных элементов иэмерительНого механизма от корпуса и от атмосферных воздействий, при этом уменьшается их влияние на показание прибора и за счет многовариантности измерительного механизма, Формула изобретения

1, Устройство для измерения максимального усилия, содержащее корпус, на котором закреплен датчик максимального перемещения, силовоспринимающий элемент с возвратным механизмом, установленный с возможностью продольного перемещения относительно корпуса и связанный с датчиком максимального перемещения, отлича ющееся тем,что,сцелью повышения надежности, в нем силовоспринимающий элемент выполнен в виде цилиндрического стакана с коническим внутренним отверстием, корпус выполнен в виде размещенного с зазором внутри стакана усеченного конуса сквозным осевым и глухими радиальными отверстиями, расположенными вдоль образующей и равномерно .по периметру поверхности конуса, причем малое основание усеченного конуса обращено ко дну стакана, возвратный механизм выполнен в виде подпружиненных шариков, установленных в радиальных отверстиях корпуса, при этом свободный торец стакана связан с корпусом через прокладку иэ упругого материала, а датчик максимального перемещения связан с силовоспринимающим элементом через гибкую связь, размещенную в сквозном осевом отверстии усеченного конуса.

2. Устройство no n.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введены подпружинен1673889 ные штоки, установленные на малом основании усеченного конуса и обращенные ко дну стакана, и ограничитель перемещения в виде кольцевой шайбы, установленной на внутренней конической поверкности силовоспринимйющего элемента.

1673889

7

1673889

f7 и

f2

f5

gruz. g

Л 72

Р(бГ 12

Составитель М.Жуков

Редактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Заказ 2911 Тираж 338 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-иэдагельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101