устройство для поверки весов

Формула изобретения

Устройство для поверки весов, содержащее силовозбудители, гидравлическую станцию, образцовый силоизмерительный датчик и вторичную измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что силовозбудители выполнены идентичными с неуплотненными поршнями, которые отделены от основания гидроцилиндров эластичными мембранами, гидроцилиндры через клапаны и распределитель соединены общим гидропроводом, изготовленным из материала с высокой теплопроводностью, с гидравлической станцией, выполненной в виде сосуда высокого давления, имеющего корпус с ребрами охлаждения, внутри которого расположены рабочее тело, в качестве которого использована гидравлическая жидкость с большим температурным коэффициентом объемного расширения, электронагреватель и теплообменник для нагрева и охлаждения рабочего тела, при этом один из силовозбудителей установлен в силовую раму последовательно с образцовым силоизмерительным датчиком, остальные силовозбудители установлены по углам на платформу поверяемых весов, основание которых соединено при помощи тяг и горизонтальных траверс с поршнями гидроцилиндров.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к весоизмерительной, силоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств безгирной поверки весоизмерительных механизмов, в частности, платформенных автомобильных весов, а также прецизионных силонагружающих устройств, образцовых силозадающих машин, эталонных установок на большие усилия, испытательных машин и прессов повышенной точности.

Известны устройства для безгирной поверки весов, весоизмерительных датчиков и динамометров, содержащие гидравлические силовозбудители с уплотненным поршнем (а.с. N 673877), но они из-за значительного трения в паре поршень-цилиндр не могут обеспечить высокой точности воспроизведения заданных уровней нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и изобретению является устройство для поверки весов с применением пресса и поршневого манометра, содержащего неуплотненный поршень, перемещаемого в шариковых направляющих давлением рабочей жидкости, вытесняемой образцовыми гирями из измерительной колонки поршневого манометра, и двух цилиндров одного, вращаемого механическим приводом, и второго неподвижного, предназначенного для разгрузки подвижного от действия сил реакции (а.с. N 81674, а.с. N 870963, Измерительная техника N 4, 1976, с. 40). Необходимость обеспечения в данном устройстве очень малых зазоров (3^oC5 мкмм) в паре поршень-цилиндр существенно усложняет их изготовление, в реальных условиях эксплуатации приводит к заклиниванию поршня и потере работоспособности устройства. Стремление к увеличению зазора оборачивается большими потерями рабочего тела (масла, керосина), что приводит к необходимости использования компрессора, появлению пульсации давления в гидравлической системе, нестабильности показаний и потере точности устройства. Кроме того, общая масса устройства, например, для поверки автомобильных весов на 60 тонн достигает 32 тонн, что значительно усложняет его транспортировку, а в ряде случаев, исключает возможность практического использования данного устройства.

Заявляемое изобретение направлено на решение задач, не реализуемых прототипом, т. е. повышение надежности, точности воспроизведения и поддержания заданных уровней нагрузок, упрощение конструкции, значительного сокращения веса и трудоемкости изготовления устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для поверки весов, содержащее силовозбудители, гидравлическую станцию (компрессор), образцовый силоизмерительный датчик и вторичную измерительную аппаратуру, силовозбудители выполнены идентичными с неуплотненным поршнем, который отделен от основания гидроцилиндра эластичной мембраной, гидроцилиндры через клапан и распределитель соединены общим гидроприводом, изготовленного из материала с высокой теплопроводностью, с гидравлической станцией, выполненной в виде сосуда высокого давления, имеющий корпус с ребрами охлаждения внутри которого расположено рабочее тело (жидкость с большим температурным коэффициентом объемного расширения), электронагреватель и теплообменник (для нагрева и охлаждения рабочего тела), при этом один из силовозбудителей установлен в силовую раму последовательно с образцовым силоизмерительным датчиком, остальные силовозбудители установлены на платформу поверяемых весов, основание которых соединено при помощи тяг и горизонтальной траверсы с поршнем гидроцилиндров.

В сравнении с прототипом заявляемое изобретение обладает следующими новыми признаками:

неуплотненный поршень гидроцилиндров отделен от его основания эластичной мембраной, это исключает утечку рабочего тела, дает возможность увеличить зазор в паре поршень-цилиндр, уменьшает вероятность заклинивания поршня, резко сокращает трудоемкость изготовления;

использование, например, пяти штук идентичных силовозбудителей, обеспечивает возможность их установки по углам платформы, обеспечивает постоянный и стабильный коэффициент передачи силы, что упрощает и повышает точность измерения силы;

соединение гидроцилиндров (силовозбудителей) через клапан обеспечивает раздельное включение силовозбудителей в любом их сочетании, что весьма важно для исследования погрешности весов от положения груза на платформе, а изготовление гидроцилиндра из материала с высокой теплопроводностью (например, меди) обеспечивает высокоэффективное охлаждение горячего рабочего тела (масла), поступающего от гидравлической станции;

выполнение гидравлической станции в виде сосуда высокого давления, имеющий корпус с ребрами охлаждения, внутри которого расположено рабочее тело, электронагреватель и теплообменник позволяет отказаться от дорогостоящего и тяжелого компрессора, исключить пульсацию давления рабочего тела, повысить точность и надежность устройства, обеспечить высокую плавность приложения нагрузки в широком диапазоне скоростей нагружения, что так же играет значительную роль для повышения производительности процесса поверки весов.

Автору не известны применяемые совокупности новых признаков заявляемого изобретения для использования в устройстве для поверки весов.

На фигуре показана схема предлагаемого устройства для поверки весов. Устройство содержит: силовозбудители 1, включающий в себя гидроцилиндр 2 с неуплотненным поршнем 3, отделенный от основания гидроцилиндра 4 эластичной мембраной 5. Рабочие силовозбудители 1, через гидравлический клапан 6, соединены гибким гидропроводом 7 с распределителем 8 и гидравлической станцией. Гидравлическая станция выполнена в виде сосуда высокого давления и содержит: корпус 9 с ребрами охлаждения, внутри которого расположено рабочее тело 10 (гидравлическая жидкость с большим температурным коэффициентом объемного расширения), электронагреватель 11 для нагрева рабочего тела и теплообменник 12 для охлаждения рабочего тела. Общий гидропривод 7 выполнен достаточно длинным и изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, например, отожженной меди. Один из силовозбудителей 1 (измерительный) установлен в силовую раму 13, последовательно с образцовым силоизмерительным датчиком 14, выход которого соединен с вторичной измерительной аппаратурой 15, регистрирующей усилия, развиваемые силовозбудителем. Остальные (рабочие) силовозбудители 1 установлены по углам на платформу поверяемых весов 16, основание которых -17 и горизонтальная траверса 18 соединены тягами -19. Тяги фиксируются гайками, из которых нижние приварены к основанию весов.

Работает устройство следующим образом.

На электронагреватель 11 подается напряжение питания U_п от регулируемого источника напряжения (на фиг. не показан). Происходит достаточно быстрый нагрев рабочего тела 10, увеличение его объема и давления. По гибкому, достаточно длинному (более 2 м из отожженной меди) трубопроводу 7 охлажденная до окружающей температуры рабочая жидкость поступает через распределитель 8 и открытые клапаны 6 в основание 4 силовозбудителей - 1. Давление рабочей жидкости через эластичную разделительную мембрану 5 передается на неуплотненный поршень 3, вызывая его вертикальное перемещение. Поскольку все 5 штук гидроцилиндров изготовлены строго идентичными (а это не представляет технической сложности) от сила, развиваемая ими одинаковая и определяется, в основном, давлением рабочего тела и площадью поршня, измеряется образцовым силоизмерительным датчиком 14 и регистрируется вторичной измерительной аппаратурой 15. По достижении требуемой силы, напряжение питания электронагревателя уменьшается до уровня, необходимого для компенсации тепловых потерь и может поддерживаться неограниченно долго по показаниям силоизмерительного датчика. Точность воспроизведения и поддержания заданной силы определяется, в основном, только метрологическими параметрами силоизмерительного датчика. (Погрешности измерения, при использовании современных средств не превышает 0,01 ^oC 0,02%). При необходимости уменьшения силы напряжения питания электронагревателя уменьшают или отключают его полностью. Для повышения скорости охлаждения рабочего тела включают продувку воздухом, пропуская его через теплообменник 12 (на фиг. не показана). Дальнейшая работа с устройством, производится в соответствии с существующими стандартными методиками по поверке весов или в соответствии с требованиями технических условий на конкретные типы весов.

Для определения погрешностей от положения груза на платформе весов, закрывают три гидравлических клапана 6. Гидравлическая жидкость, поступающая через четвертый открытый клапан, создает усилия, имитирующие приложение силы в месте установки данного силовозбудителя.

В ряде практических случаев, когда платформа поверяемых весов имеет сравнительно небольшие габариты, то достаточно использовать лишь один силовозбудитель, на который устанавливается образцовый силоизмерительный датчик.

В этом случае силовозбудитель 1 и датчик 14 устанавливаются на платформу 16 поверяемых весов. Гидравлическая станция подключается напрямую к силовозбудителю. Вместо силовой рамы 13 и узлов 18, 19 используют простую конструкцию, которая собирается из тяг и швеллеров применительно к конкретному типу весов.

Реализация отличительных преимуществ предлагаемого устройства для поверки весов, подтверждает высокие технико-экономические преимущества предполагаемого изобретения. При использовании существующих, в частности, тензорезисторных силоизмерительных датчиков погрешность устройства не превышает 0,01 ^oC 0,02% Малые габариты и вес устройства, который не более 200 кг, дает возможность транспортировать его любым видом транспорта. Простота конструкции силовозбудителя и гидравлической станции, и технологичность их изготовления обеспечивают высокую надежность работы устройства. Отсутствие утечек рабочего тепла, пульсации давления в гидросистеме, очень высокая (0,001 мкмм) плавность хода поршня позволяют получить высокую стабильность и точность воспроизведения ( 0,001 ^oC 0,003%) и поддержания заданной силы.

Столь уникальные параметры поверочного устройства дают возможность, в отличие от поверки весов гирями, более полно и качественно исследовать метрологические параметры весов, например, определить вариацию весов и гистерезис в любой точке диапазона измерения.