СССР но делан нзооретеннй н отхрытнй (53) УДК531.781 (088.8 ) Л. С. Бойко, И. Е. Дебривный, А. Г. Лымарь, A. П. Савченко и Ю, В. Чудутов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт редукторостроения (7! ) Заявитель

154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗГИБАЮЩЕГО

МОМЕНТА

Изобретение относится к технике измерения изгибающих моментов, возникающих в строительных конструкциях, деталях машин, например в валах и балках, и может быть использовано при стендовых испытаниях строительных конструкций, соединительных муфт для определения их способности передавать или компенсировать изгибающие моменты, Известны устройства для измерения изгибающего момента, в которых проволочные тензорезисторы (рабочие и компенсационные J расположены попарно в разных сечениях и включены в противоположные плечи моста (1).

Однако эти устройства обладают недостаточной точностью, обусловленной действием неучтенных осевых сил при по явлении изгибающего момента.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения момента, изгибающего консольно закрепленный вал t j.

В этом устройстве измерение изгибающего момента сводится к измерению сигнала цени полумоста, сформированного из трех рабочих и одного компенсационного тензорезисторов. Рабочие тензорезисторы расположены в вдвух различных сечениях консольной части вала. Расстояние между сечениями равно расстоянию от свободного конца вала до ближнего сечения. В ближнем сечении диаметрально противоположно размещены два рабочих тензореэистора, а третий тензорезистор размещен во втором сечении. Иэ рабочих и компенсационного тензорезисторов сформирован полумост, причем одно плечо полумоста состоит из диаметрально противоположных тензорезисторов первого и второго сечении, другое плечо - из оставшихся рабочего и компенсационного тензореэисторов.

Описанное устройство позволяет автоматически исключать влияние на результат измерения изгибающего момента неизмеряемых радиальных сил, но при одновременном действии и осевых сил их влияние

3 699 на результат измерения изгибающего момента не исключается.

В ряде случаев, когда возникновение осевой силы обусловлено конструктивными особенностями объекта испытания (на пример, торцовой или упругой муфты со звездочкой, зубчатой муфты в момент пуска) при измерении изгибающего момента может возникнуть недопустимо большая погрешность. {О

Белью изобретения является повышение точности измерений за счет автома-. тической компенсации действия нерегистрируемых поперечных и продольных сил и температурных напряжений. {5

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения изгибающего момента, содержащее три образующих полумост рабочих тензорезисторв расположенных парами в двух сечениях плос- 2О кости изгиба балки, введены дополнительно три рабочих тензореэисторв, расположенные вместе с другими рабочими тензорезисторами тремя диаметрально противостоящими парами в трех сечениях плос- >5 кости изгиба балки и включенные в полумост так, что каждое плечо его образуют двв тенэорезистора первых двух сечений (начиная от точки приложения поперечных сил), расположенные с одной стороны, и ЗО один тензорезистор третьего сечения плоскости изгиба, расположенный с диаметраль но противоположной стороны балки, причем расстояние от точки приложения поперечных сил до третьего сечения равно сумме расстояний первых двух сечений до той же точки.

На фиг. 1 представлена схема расположения тенэорезисторов на детали; на фиг. 2 - его электрическая схема.

На испытываемой балке 1 (фиг. 1) по одну сторону от поперечных сил в плоскости изгиба наклеивают рабочие тенэорезисторы 2-7 сим.{етрично оси балки.

Тензореэисторы 2, 3 и 4 (фиг. 2! соединены последовательно и образуют одно из плеч полумоста. Другое плечо полумоста образуют тензорезисторы 5, 6 и

7, соединенные также последовательно. По1I oCT BOgKJBO 1 )T Ко вторичной SIIIIBpB

; туре.

Устройство работает следующим об разом.

При одновременном возникновении поперечной силы Р, продольной Й и иэгибаю55 щего момента М и г, деформация E наружных влокон материала балки в, зоне размещения датчиков (фиг. 1) с учетом

368 ( включения в полумост (фиг. 2), где знаками (+) и (-) условно отмечены полярности напряжения плеч относительно средней точки полумоста, выражается так:"

И2 ИЗ ИФ И5 ИЬ И7

Е9 ЕФ F% Е% ЕФ EW

4 { 5 { Ь 2 7 3

Е% E W ЕЧЧ Е Р E% Е и 2 (Ь {4 5 О 6 7 )

EF EF EF EF EF EF где «модуль упругости материала балкир

-М - изгибающие моменты от Ю {,деИя И7 формирующие наружные волокна балки в зоне расположения тензорезисторов 2-7 соответственно;

Р -р - усилия растяжения (сжатия) от

2 7 р, действующие в зоне расположения 2-7 тензооезисторов соответственнор - вЂ” расстояния от Р до I,â€” {И се3 чений расположения тензорезисторов соответственно;

g -g - усилия растяжения {сжатия) от

2 7

Q, деформирующие наружные волокна белки в зоне действия

2-7 тенэореэисторов соответственнор ф - момент сопротивления относителыо оси расположения тензоре эис торов,"

F - площадь поперечного сечения балки.

Так как для любых балок, симметричных относительно оси расположения тензореэисторов, осевые моменты сопротивления в диаметрально противоположных точках равны, то

М {{Z ™ gy ™И4™{{5 М{{6 ™{{7 Р26„- Р7 Э

6 2 Ф { 5 { ь в а твк квк деформация балки от продоль ных -oèë обратно пропорциональна площади поперечного сечения ее, то

2 Э 4 5 6 7

FF Е Е ЕЕ ЕЕ ЕР

С учетом написанного, выражение (1) пример ьид (E= вЂ” {-2М +2Р с -2Р e -.2Р e )

Е "4 2 Э Э 2 4.{l

Примем: С -- 2+ BÄ (3) и, заложив в выражение (2) условие (3 ), получим, 2 с= вЂ” М

ЕЪ И4.

699368

Так как и W вЂ” величины для двиной балки постоянные, то можно записать

2 вЂ” вЂ” =К.

ЕФ

Тогда выражение (4 примет вид

5 =км„„

Таким образом, достигается автоматическая компенсация неизмеряемых сил.

Одновременно осуществляется и темпера- 10 тури ая компенсация.

Наиболее перспективными для использования в устройстве (при использовании металлической балки) являются фольговые тенэорезисторы (ввиду точного изго-, 15 товления формы решетки, обычно с указанием поперечной и продольной осей симметрии). Они менее подвержены влиянию поперечных деформаций по сравнению с проволочными и обладают меньшей темпе- 20 ратурной нестабильностью по сравнению с полупроводниковыми и беспетлевыми тенэорезисторами из жил литого микропровода.

При использовании в устройстве с неметаллической консолью для данной схемы в качестве измерительных элементов более перспективны бесклеевые тензометры.

Использование изобретения при стендо- ЗО вых испытаниях компенсирующих свойств механических муфт для измерения изгибающих моментов, возникающих на соединяемых муфтами валах, позволяет ускорить, проведение испытаний за счет исключения этапа обработки результатов измерений.

Кроме того, уменьшаются трудозатраты на обработку результатов измерений, а также повторные эксперименты, поскольку

40 появилась воэможность сразу ввести оизуальпый контроль правильности процесса измерения по осциллографу без предварительной обработки результатов.

Формула изобретения

Устройство для измерения изгибающе« го момента, содержащее три образующих

BulI ocT тензорезистора, расположенных в двух сечениях плоскости изгиба балки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет автоматической компенсации действия нерегистрируемых поперечных и продольных сил и температурных напряжений, в него введены дополнительно три тензорезистора, расположенные вместе с другими тенэорезисторами тремя диаметрально противостоящими; парами в трех сечениях плоскости изгиба балки и включенные в полумост, причем каждое плечо его образовано двумя тенэореэисторами первых двух се-.ений (начиная от точки прило» жения поперечных сил), расположенными с одной стороны, и одним тензореэистором третьего сечения плоскости изгиба, pscположенным с диаметрально противоположной стороны балки, а расстояние от точки приложения поперечных сил до третьего сечения равно сумме расстояний первых двух сечений до той же точки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 94161, кл. 5 01 Ь 1/04, 1951.

2. Авторское свидетели=тво СССР

hh 567942, кл. G 01 В 7/. 6;р

G 01 1, 3/10, 1975 (прототип).

6993668

4йг. 2

Составитель И. Попов

Редактор JL Бибер Техред 3. Фанта Корректор В. Е>утяга

Заказ 7207/45 Тираж 1073 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий