DE667507C

DE667507C - Device for measuring longitudinal accelerations

Info

Publication number: DE667507C
Application number: DED74011D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Freise; Helmut Tempel
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1936-11-27
Filing date: 1936-11-27
Publication date: 1938-11-12

Description

Vorrichtung zur Messung von Längsbeschleunigungen Ein bekanntes Mittel zur Messung von Längsbeschleunigungen ist ein Trägheitswiderstand in Verbindung mit einer Rückstellkraft und einer Dämpfungseinrichtung. Der Trägheitswiderstand wird dargestellt durch eine träge Masse, die Rückstellkraft liefert eine Feder. Befestigt man ein derartiges schwingungsfähiges System an dem zu untersuchenden sich bewegenden Kärper, so wird die Masse zufolge der an ihr angreifenden Trägheitskräfte gegenüber dem festen Gestell der Meßanor dnung mehr oder weniger weit ausgelenkt. Die Auslenkungen, die auf irgendeine Art und Weise zur Anzeige gebracht werden, sind dann eine Funktion der aufgetretenen Beschleunigungen, wenn die Eigenfrequenz des Systems groß ist im Verhältnis zur Frequenz des zu untersuchenden Bewegungsvorganges. Die Eigenfrequenz ergibt sich also jeweils ganz zwangsläufig aus den vorliegenden Versuchsbedingungen.Device for measuring longitudinal accelerations A known means an inertial resistance is used to measure longitudinal accelerations with a restoring force and a damping device. The inertial resistance is represented by an inertial mass, the restoring force is provided by a spring. Such a vibratory system is attached to the object to be examined moving body, the mass becomes according to the inertial forces acting on it relative to the fixed frame of the Meßanor extension more or less deflected. The deflections that are displayed in any way, are then a function of the accelerations that have occurred if the natural frequency of the system is large in relation to the frequency of the movement process to be examined. The natural frequency therefore inevitably results in each case from the present Test conditions.

Mit der Eigenfrequenz hängt zusammen die unter dem Einfluß der Beschleunigungen zustande 'kommende Federdurchbiegung. Sie ist für eine bestimmte Beschleunigung um so größer, je kleiner die Eigenfrequenz ist, die man daher mit Rücksicht auf eine möglichst große Meßgenauigkeit nicht unnötig hoch wählt. Unter diesen Umständen kommen häufig verhältnismäßig große Federdurchbiegungen zustande. Damit nun die Eigenfrequenz im ganzen Bereich der zu messenden Beschleunigungen konstant ist, muß die Federkennlinie eine Gerade sein.The natural frequency is related to that under the influence of the accelerations resulting spring deflection. It is for a certain acceleration the greater, the smaller the natural frequency, which is therefore given with regard to does not select the greatest possible measurement accuracy unnecessarily high. Under these circumstances relatively large spring deflections often occur. So now the Natural frequency is constant in the entire range of the accelerations to be measured, the spring characteristic must be a straight line.

Diese Bedingung läßt sich leicht erfüllen, wenn man die Masse an einer Schraubenfeder aufhängt und in bekannter Weise, etwa auf z i Stangen, geradeführt. Eine derartige wei Anordnung besitzt jedoch an den Führungsstellen schädliche Reibung, deren Einfluß auf die - Meßgenauigkeit nur durch eine entsprechend große Masse auf Kosten .eines geringen Raum- und Gewichtsbedarfs der Meßanordnung herabgemindert werden kann. Zudem ist die Schraubenfeder nicht steif gegenüber Beschleunigungen, die in anderen Richtungen als der Meßrichtung wirken.This condition can easily be met if you put the mass on a Helical spring is suspended and guided in a known manner, for example on z i rods. Such a white arrangement, however, has harmful friction at the guide points, their influence on the - measurement accuracy only through a correspondingly large mass Costs of a low space and weight requirement of the measuring arrangement reduced can be. In addition, the coil spring is not stiff against accelerations, which act in other directions than the measuring direction.

Eine weitere bekannte Anordnung, bei der die Masse zwischen zwei beiderseits fest eingespannten Blattfedern parallel geführt ist, besitzt zwar keinerlei schädliche Reibung, sie hat aber den Nachteil, daß die Federdurchbiegüng für eine bestimmte Federlänge nur, in einem verhältnismäßig kleinen Bereich. d6k. Belastung proportional ist. Dies bedeti£c aber, daß bei den häufig in Frage kommen ziemlich großen Federwegen auch die Fecl länge und damit das ganze Meßgerät sehr groß wird.Another known arrangement in which the mass between two sides firmly clamped leaf springs is guided in parallel, owns no harmful friction whatsoever, but it has the disadvantage that the spring deflection for a certain spring length only in a relatively small range. d6k. Load is proportional. But this means that they often come into question The length of the spring and thus the whole measuring device are quite large grows big.

Die gleichfalls bekannte Anordnung, bei der die Blattfedern nur einseitig eingespannt sind, zeigt zwar Proportionalität zwischen Federdurchbiegung und Belastung in einem wesentlich größeren Bereich, die Federn sind jedoch nicht steif gegen seitliche Beschleunigungen. Zudem ist die Masse nicht exakt geradegeführt, ihr Schwerpunkt beschreibt vielmehr eine Kurve.The also known arrangement in which the leaf springs are only on one side are clamped, shows proportionality between spring deflection and load in a much larger area, but the springs are not stiff against the side Accelerations. In addition, the mass is not exactly straight, its center of gravity rather describes a curve.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, bei der die Rückstellkraft von einer geraden, beliebig hohen Anzahl von übereinandergeschalteten Blattfederpaaren geliefert wird, wobei lediglich die Mitten der beiden äußeren Federn gerätefeste Punkte darstellen, während die träge Masse die Mitten der beiden inneren Federn und je ein starres Zwischenstück die freien Enden von je zwei auf beiden Seiten der Masse liegenden Blattfederpaaren miteinander verbindet, derart, daß die freien Federenden sich bei Durchbiegung der Federn senkrecht zur Schwingungsrichtung der Masse frei bewegen.The invention relates to a device in which the restoring force from an even, arbitrarily high number of pairs of leaf springs connected one above the other is supplied, with only the middle of the two outer springs device-proof Points represent, while the inertial mass is the center of the two inner springs and one rigid intermediate piece, the free ends of two on both sides the mass lying leaf spring pairs connects with each other, such that the free When the springs deflect, the spring ends are perpendicular to the direction of oscillation Move mass freely.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung ist grundsätzlich auf Abb. r dargestellt. An dem festen Gestell der Meßanordnüng sind befestigt die Mitten der Blattfedern f1 und f.2, während die Enden dieser Federn durch je ein starres Klötzchen h mit den Enden der Federn f, und f4 in Verbindung stehen, deren Mitten wiederum durch die Masse m miteinander verbunden sind. Je ein starres Zwischenstück,- verbindet ferner die Endklötzchen k der beiden -aus den Federn f1 und f3 einerseits und den Federn f2 und f4 anderseits gebildeten Federpaare zwecks Erzielung ausreichender Steifigkeit gegen seitliche Beschleunigungen: Die Form, die das System bei der Belastung annimmt, ist auf Abb. a gekennzeichnet. Die Dicke der Endklötzchen k ist so bemesssen, daß bei der höchsten Beschleunigung keinerlei Berührung der sich einander nähernden Blattfedern stattfindet. Die Endklötzchen k und die starren Zwischenstücke z sind im Verhältnis zur Mässe m2 zur Vermeidung von Koppelschwingungen so leicht wie irgend möglich gehalten.An arrangement according to the invention is shown in principle in Fig. R. The centers of the leaf springs are attached to the fixed frame of the measuring arrangement f1 and f.2, while the ends of these springs are each supported by a rigid block h with the ends of the springs f, and f4 are connected, their centers in turn through the mass m are connected to each other. One rigid intermediate piece each - connects also the end blocks k of the two -from the springs f1 and f3 on the one hand and the Springs f2 and f4 on the other hand formed pairs of springs in order to achieve sufficient Stiffness against lateral acceleration: the shape the system takes when it is loaded assumes is marked on Fig. a. The thickness of the end blocks k is such that that at the highest acceleration no contact whatsoever of the approaching one another Leaf springs takes place. The end blocks k and the rigid spacers z are in relation to the size m2 to avoid coupling vibrations as easily as any kept possible.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Anordnungen, bei denen die Rück-@4tellkraft von Blattfedern geliefert wird, besteht zunächst darin, daß die Masse statt zwischen zwei zwischen vier Federn parallel geführt ist, die Dürchbiegung je Feder also nur die Hälfte beträgt, da die Gesamtdurchbiegung mit Rücksicht auf die gleiche Eigenfrequenz dieselbe bleiben muß. Proportionali-: tat zwischen Beschleunigung und Federdurchbiegung besteht also in einem größeren Bereich wie bei der Zweifederanordnung. Im übrigen kann man natürlich durch Hinzuschalten weiterer Federpaare, deren Endklötzchen unter sich wiederum starr verbunden sind, die Durchbiegungen der einzelnen Fe-Gern noch weiter herabsetzen.The advantage of the invention over known arrangements in which the return @ 4tellkraft is supplied by leaf springs, first of all, that the mass is guided in parallel between four springs instead of two, the bending per spring is therefore only half, since the total deflection with regard to the same natural frequency must remain the same. Proportional: did between acceleration and spring deflection is therefore in a larger area than in the case of the two-spring arrangement. In addition, you can of course by adding further pairs of springs, their end blocks are in turn rigidly connected to each other, the deflections of the individual Fe-Gern reduce even further.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die beiderseitigen Einspannenden der Federn bei der Belastung in Pfeilrichtung; nämlich senkrecht zur Schwingungsrichtung der Mässe bewegen können. Dies hat zur Folge, daß bei gegebener Federlänge die Durchbiegung in einem viel größeren "Bereich der Belastung proportional ist als in demjenigen Falle; in dem die Federenden beiderseits fest mit dem Gestell der Meßanordnung verbunden sind.Another advantage of the invention is that the mutual Clamping of the springs when loaded in the direction of the arrow; namely perpendicular to the Can move the direction of oscillation of the measure. This has the consequence that given The spring length is proportional to the deflection in a much larger "range of the load is as in that case; in which the spring ends on both sides are firmly attached to the frame the measuring arrangement are connected.

Claims

PATENT CLAIM: Device for measuring longitudinal accelerations, consisting of an inertial mass in connection with a restoring force and a damping device, characterized in that the restoring force is supplied by a straight, arbitrarily large number of pairs of leaf springs connected one above the other; only the mids of the two outer ones. Springs (f 1, f,) represent points that are fixed to the device, while the inertial mass (m) represents the centers of the two inner springs (f3, f. @) And a rigid intermediate piece (z) each represents the free ends of two on both sides of the Mass-lying leaf spring pairs connects with each other in such a way that the free spring ends move freely when the springs are bent perpendicular to the direction of vibration of the mass.