Устройство для измерения продольных и угловых деформаций образца

 

Устройство относится к электромеханическим датчикам деформаций и может быть использовано для измерения продольных и угловых деформаций валов и других элементов конструкций . Цель изобретения - повьпиение чувствительности устройства, что достигается выполнением датчика деформации каждого вида в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой поджат своей сфери/jJ:;;; ческой поверхностью пружинящий элемент , преобразующий перемещение в усилие поджатия мембраны, причем жесткость и длина пружинящего элемента выбираются из условия вьтолнения неравенств, учитьгоающих диапазон измерения усилий мембраной и диапазон измерения деформаций самим датчиком. В исходном положении хомуты 2 и 3 крепятся на границах базы измерений образца 1 так, что пружиняющие элементы 9 и 10 располагаются в направлении наибольшей чувствительности датчиков 6 и 7 и поджаты с усилием, исключаюшим нарушение механического контакта и проскальзьшание сферической поверхности относительно мембраны. Так как длина пружинящих элементов превьшает на три десятичных порядка измеряемое значение деформации, то поперечная деформация датчиками не воспринимается. Устройство позволяет с высокой чувствительностью измерять деформации образцов в широком диапазоне соотношений продольньгх и угловых деформаций. 1 ил. i (Л OQ Од 4 00 СП оо

1 364858

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано для измерения продольных и угловых деформаций образцов.

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства путем выполнения датчика деформации каждого вида ( в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой под- 10 жат своей сферической поверхностью пружинящий элемент, преобразующий перемещение в усилие поджатия мембраны, причем жесткость и длина пружинящего элемента выбираются иэ условия выполнения неравенств, учитывающих диапазон измерения усилий мембраной и диапазон измерения деформаций самим датчиком.

На чертеже представлена схема ус- 20 тановки устройства на объекте.

50 ос

F >

К где d предел измерения деформации соответствующим датчиком; жесткость пружинящего элемен-55 та в направлении, перпендикулярном оси наибольшей чувствительности датчика деформаций, Устройство для измерения продольных и угловых деформаций образца 1 содержит два хомута 2 и 3, предназначенные для установки в двух сечениях образца 1, две измерительные стойки 4 и 5, закрепленные на одном из хомутов, например хомуте 2 перпендикулярно его плоскости, два электромеханических датчика 6 и 7 деформации, опорную стойку 8, закрепленную на другом хомуте, например хомуте 3, и два пружинящих элемента 9 и 10 с узлами 1 1 и 12 крепления на одном конце и сферической поверхностью на другом конце. Каждый иэ пружинящих элементов 9 и 10 установлен соответственно узлам 11 или 12 крепления на одной иэ стоек 4 40 или 5 в направлении оси наибольшей чувствительности соответствующего датчика 6 или 7. Датчики 6 и 7 деформации выполнены каждый в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, 45 к центру которой поджат своей сферической поверхностью соответствующий пружинящий элемент 9 или 10 с усилием, удовлетворяющим неравенству

К вЂ” коэффициент трения скольжения между пружинящим элементом и мембраной.

Датчики 6 и 7 деформации установлены на втором хомуте 3 так, что ось наибольшей чувствительности одного из них (датчика 6 продольной деформации) ориентирована по оси стойки 4, а ось другого (датчика 7 угловой деформации) — по касательной к окружности, проходящей через датчик 7 в плоскости, перпендикулярной стойкам

4 и 5. Датчик 7 размещен на опорной стойке 8, закрепленной на хомуте 3 перпендикулярно его плоскости.

Длина каждого пружинящего элемента 9 илн 10 выбирается из условия

1 ю 10d, Пос к ол ьку максимальная велич ина d измеряемых деформаций образца 1 на

3-4 порядка меньше длины 1 пружинящего элемента 9 или 10, коэффициент передачи электромеханического датчика 6 или 7 в направлении, перпендикулярном оси наибольшей чувствительности датчика 6 или 7, не превышает О, 1-0,01Х. Измерение деформации устройством производится следующим образом.

В исходном состоянии устройства хомуты 2 и 3 крепятся при помощи крепежнЪпс элементов на границах базы измерения образца 1 так, что пружинящие элементы 9 и 10 ориентированы вдоль оси наибольшей чувствительности датчиков 6 и 7 соответственно и упираются в, центр мембраны соответствующего датчика 6 или 7. Поворотом установочных узлов 11 и 12 осуществляется поджатие пружинящего элемента

9 или 10 с усилием, удовлетворяющим неравенству (1). При этом исключается проскальзывание пружиняющего элемента 9 или 10 по поверхности мембраны датчика 6 или 7, а также устраняется возможность биений пружинящего элемента 9 или 10 о поверхность указанной мембраны.

При деформации образца 1 в продольном и угловом направлениях хомуты 2 и 3 также перемещаются относительно друг друга в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Однако изменение электрического сигнала в датчиках 6 и 7 продольных и угло1364858

1 > 10 d.

Составитель Н.Тимошенко

Техред М.Дидык Корректор А.Знмокосов

Редактор П.Гереши

Заказ 6576/31

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная, 4 вых деформаций происходит только от перемещений хомутов 2 и 3, параллельных оси наибольшей чувствительности соответствующих датчиков 6 н 7, так как при перемещении хомутов 2 и 3 относительно друг друга в направлении, перпендикулярном оси наибольшей чувствительности соответствующего датчика 6 или 7 деформации, сферический конец пружинящего элемента 9 или 10, поджатый к мембране датчика 6 или 7 деформации, не смещается по ее поверхности нз-за силы трения покоя.

В результате обеспечивается повышение чувствительности устройства, поскольку практически исключается регистрация датчиками 6 и 7 деформаций, перпендикулярных оси их наибольшей чувствительности. Устройство позволяет измерять с высокой чувствительностью деформации образцов в широком диапазоне соотношений продольных и угловых деформаций.

Формула изобретения

Устройство для изме ения продольных и угловых деформаций образца, содержащее два хомута, предназначенные для установки в двух сечениях образца, две измерительные стойки, ззкрепленные на одном из хомутов перпендикулярно его плоскости, и два электромеханических датчика деформации, установленных на втором хомуте так, что ось наибольшей чувствительности одного иэ них ориентирована по оси одной иэ стоек, а ось другого— по касательной к окружности, прохо

5 дящей через датчик в плоскости, перпендикулярной стойкам, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, оно снабжено двумя пружиняЩими элементами с узлом крепления на одном конце и сферической поверхностью на другом конце, каждый из которых установлен соответственно узлом крепления на одной из стоек в направлении оси наибольшей чувствительности соответствующего датчика, а каждый датчик выполнен в виде мембраны из пьезоэлектрического материала, к центру которой поджат своей сферической поверхностью соответствующий пружинящий элемент с усилием F, удовлетворяющим неравенству

4 с

К

25 где d — предел измерения деформации соответствующим датчиком с — жесткость пружинящего элемента в направлении, пер» пендикулярном оси наибольшей чувствительности электромеханического датчика, К вЂ” коэффициент трения скольжения между пружинящим элементом и мембраной, 35 а длина I каждого пружинящего элемента выбирается из условия