Измерение усилий с помощью силоизмерителей и месдоз

Стр 1 из 3Следующая ⇒

В тех случаях, когда тензодатчики невозможно или трудно наклеить непосредственно на исследуемую деталь (канаты, ванты, детали сложной конфигурации) или деформация исследуемой детали мала и необходимо повысить напряжения. применяют специальные силоизмерители. На рис.1.3 показан силоизмеритель, предназначенный для исследования усилий при растяжении. Рабочие тензодатчики 1 наклеены на растягиваемую тонкостенную стальную трубку 2, компенсационные датчики 3 – на ненагруженные пластинки 4. Шариковые шарниры 5 предупреждают изгиб и закручивание трубки, в результате чего она получает чистые напряжения растяжения. Трубка крепятся с помощью винтов. Такие силоизмерители применяются для измерения небольших усилий ( ). Для измерения более значительных усилий упругий элемент силоизмерителя выполняется в виде стержня с фланцами под крепление шаровых шарниров.

Рисунок 1.3. Силоизмеритель для исследования усилий

при растяжении

Усилия сжатия исследуются силоизмерителями-месдозами, выполненными в виде стаканов, цилиндров и мембран, на поверхности которых наклеивают тензодатчики.

В месдозе мембранного типа (рис. 1.4 два рабочих датчика 1 наклеены на внутреннюю поверхность мембраны 2, составляющих единое целое с корпусом 3). Снизу месдоза закрыта крышкой 4. Компенсационные датчики 5 наклеены на ненагруженную пластину 6, помещенную в корпусе месдоза. Сферические вкладыши 7 обеспечивают нейтральное приложение нагрузки к месдозе.

Рисунок 1.4 Месдоза для исследования напряжений

Измерение крутящих моментов

При измерении касательных напряжений и крутящих моментов рабочие датчики наклеивают на вал под углом 45° к оси и под углом 90° друг к другу, т.е. вдоль линии действия главных касательных напряжений. Они получают различные но знаку напряжения: один датчик работает на сжатие, другой – на растяжение. Мост может быть составлен ив двух или четырех рабочих датчиков (рис. 1.2, а, в). Схема расположения тензодатчиков на валу показана на рис.1.5

Для точной наклейки тензодатчиков на вал по осям наибольших деформаций используют трафареты из бумаги или картона, которые наклеивают на подготовленную поверхность.

Измерение напряжений

Напряжения в деталях машин и механизмов находят с помощью измерений деформаций, зависимость между которыми определяется законом Гука. При этом в области упругих деформаций напряжения и линейные деформации связаны зависимостью

где – модуль упругости (модуль Юнга).

С учетом чувствительности тензодатчики, воспринимающего вместе с деталью деформацию, выражение (1.4) будет иметь вид

где – приращение сопротивления тензодатчика в результате деформации детали; – сопротивлении тензодатчика; – чувствительность тензодатчика к продольной деформации.

Рисунок 1.5. Схема расположения тензодатчиков на валу: 1 – токосъемные кольца; 2 - изолирующая втулка; 3 – контактные щетки; 4 – тензоусилитель.

Таким образом, измерив относительной сопротивление тензодатчиков, вызванное деформацией, по выражению (1.5) рассчитывают напряжение при одноосном напряженном состоянии.

При плоском двухосном напряженном состоянии, когда известны направления главных напряжений, для определения напряжений в данной точке используют два тензодатчика (рис. 1.6, а).

Наклеив один рабочий датчик в направлении главной деформации , а другой – в направлении главной деформации и измерив их значения, находят главные напряжения по известным из теории упругости формулам:

; ,

где – коэффициент Пуассона.

Рисунок 1.6. Расположение тензодатчиков при измерении деформаций в случае плосконапряженного состояния: а – направление главных деформаций известно; б – неизвестно

Если направления главных деформаций неизвестны, то для определения напряжений в данной точке детали используют схему наклейки, показанную на рис.1.6, б (прямоугольная розетка). Главные розетки и рассчитывают на основании измеряемых деформаций , , по формулам:

;

а направления главных деформаций определяется углом согласно формуле

12 3 Следующая ⇒