УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕНЗОДАТЧИКОВ Российский патент 1995 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для исследования тензочувствительности тензодатчиков.

Известно устройство для градуировки тензодатчиков [1], содержащее блок тарировочных балок, в котором установлены две балки с наклеенными тензодатчиками. Балки деформируют уменьшением или увеличением расстояния между их свободными концами с помощью хомута.

Известно устройство для градуировки тензодатчиков [2], содержащее упругую балку, лежащую на опорах и нагружаемую роликами. Нагрузка передается на ролики с помощью рычага. Нагружается балка поворотом маховика.

Недостатком указанных устройств является низкая производительность и точность градуировки.

Известно также устройство для градуировки [3], содержащее вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном. Устройство снабжено полой емкостью с трубопроводами для подвода хладагента, закрепленной на опоре, электрическим нагревателем, размещенным на той же опоре. Нагрузочное устройство выполнено в виде манипулятора и комплекта сменных грузом.

Недостатком известного решения является низкая производительность и точность градуировки, что связано с ограниченностью числа тензобалок, вида и интервала деформаций, нестрогой реализацией схемы чистого изгиба тензобалки.

Целью изобретения является повышение производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба тензобалок.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном, дополнительно установлены следующие элементы. Устройство снабжено второй опорой внутри камеры, а снаружи - держателем со сквозным резьбовым отверстием, жестко связанным с корпусом камеры. В корпусе камеры выполнено направляющее отверстие. Тензобалки в количестве четырех расположены в плоскости, перпендикулярной общей оси резьбового и направляющего отверстий, так, что их продольные оси образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы.

Механизм нагружения выполнен в виде системы маховик с центральным сквозным отверстием - шток с двумя кольцами - толкатель. Шток установлен с возможностью продольных перемещений в направляющем отверстии корпуса и в отверстии маховика. Последний установлен в резьбовом отверстии держателя с возможностью попеременного опирания на кольца, жестко закрепленные с двух сторон маховика на одном конце штока, второй конец штока внутри камеры связан с толкателем, выполненным с возможностью опирания на свободные концы тензобалок. В предложенном устройстве тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу, а также разной толщины.

На фиг.1 приведено устройство для градуировки тензодатчиков, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для градуировки тензодатчиков содержит вакуумную камеру 1, опоры 2 и 3 внутри камеры, консольно попарно закрепленные на них упругие тензобалки 4-7, толкатель 8, шток 9, кольца 10 и 11, жестко закрепленные на штоке 9, маховик 12, установленный в резьбовом отверстии держателя 13 с возможностью попеременного опирания на кольца 10 и 11. Держатель 13, в свою очередь, жестко связан с корпусом 14 камеры. Ввод штока 9 в вакуумную камеру 1 герметизирован сильфоном 15. Конец штока 9 внутри камеры связан с толкателем 8.

В корпусе 14 камеры выполнено направляющее отверстие 16. Тензобалки 4-7 расположены в плоскости, перпендикулярной общей оси резьбового (в держателе 13) и направляющего 16 отверстий. При этом продольные оси тензобалок 4-7 образуют стороны условного квадрата (фиг.2), на одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами 2 и 3, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы. Прокладки 17 служат для герметизации вакуумной камеры 1 при поджатии ее к корпусу 14 посредством болтов и гаек. В верхней части устройства шток 9 герметично и жестко связан с пробкой 18, через которую проведены электровводы (медные и константановые проволочки), укрепленные снаружи к пробке 18 с помощью эпоксидной смолы. В пробке 18 герметично и жестко установлен патрубок 19 для откачки воздуха и создания вакуума в камере.

Шток 9 выполняет три функции: во-первых, передает механическое воздействие от маховика 12 к толкателю 8, во-вторых, по его внутренней полости осуществляется откачка воздуха и, в третьих, внутри штока 9 проходят электровводы, соединенные с электродами образцов 20, наклеенных на тензобалках 4-7. Тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу и разной толщины. Толкатель 8 выполнен с возможностью опирания на свободные концы тензобалок: имеет по паре выступов 21 и 22, между которыми расположены свободные концы тензобалок 4-7. Наличие выступов 21 и 22 позволяет огибать тензобалки 4-7 как выпуклостью вниз, так и выпуклостью вверх при движении штока 9 вверх или вниз соответственно.

Элементы 1 и 14 устройства изготовлены из латуни, остальные - из стали.

При работе в диапазоне температур нижнюю часть устройства до уровня корпуса 14 погружают в камеру тепла или холода. Для того, чтобы температура в верхней части устройства на уровне маховика 12 была близка к комнатной (для снижения погрешности), шток 9 и элементы держателя 13 делают достаточно длинными (не менее 20 см).

Устройство работает следующим образом.

Тензобалки 4-7 с наклеенными тензодатчиками 20 жестко устанавливают на опоры 2 и 3 таким образом, чтобы между узкими концами тензобалок и выступами 21 и 22 толкателя 8 оставался небольшой зазор (30-50 мкм), т.е. с узкого конца тензобалки жестко не крепятся. Далее подсоединяют электровводы к образцу. Создают вакуум откачкой через патрубок 19.

Для получения деформации растяжения или сжатия вращают маховик 12 по или против часовой стрелки. Так как маховик 12 установлен в резьбовом отверстии держателя 13, то он имеет возможность вертикального смещения при своем вращении. Вследствие этого маховик 12 упирается в кольцо 10 или 11, что приводит к смещению штока 9 вдоль своей продольной оси и толкателя 8 вниз или вверх. Тензобалки 4-7 при этом изгибаются выпуклостью вверх или вниз.

Величина относительной ε деформации определяется по соотношению:
ε= где V_о - прогиб; h - толщина; и l - длина тензобалки. Прогиб V_о определяют по углу поворота маховика 12 при известном шаге его резьбы.

Сопротивление тензодатчика измеряют, например, 4-электродным методом с помощью потенциометра. По отношению величины изменения сопротивления тензодатчика к величине относительной деформации определяют коэффициент чувствительности тензодатчика.

Предложенное устройство является компактным, тензобалки легко могут подвергаться охлаждению или нагреву в широком интервале температур с высокой точностью. При охлаждении нижняя часть (до уровня корпуса) устройства вводится в сосуд Дьюара и охлаждается жидким азотом; нагревание осуществляется с помощью электрической печи, терморегулирование которой осуществляется с точностью ±0,05 К. Использование тензобалок разной толщины, при одной и той же величине их прогиба, дает возможность одновременно определить изменение сопротивления образцов в различных диапазонах деформаций.

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для исследования тензочувствительности тензодатчиков. Цель изобретения - повышение производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба. Устройство содержит вакуумную камеру 1, две опоры 2 и 3 внутри камеры, консольно закрепленные на опорах упругие тензобалки 4 - 7. Продольные оси четырех тензобалок образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами 2 и 3, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы. Механизм нагружения свободных концов тензобалок 4 - 7 выполнен в виде системы маховик 12 с центральным сквозным отверстием - шток 9 с двумя кольцами 10 и 11 - толкатель 8. Изгиб тензобалок осуществляется толкателем 8. Тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу и разной толщины. Данное компактное устройство легко использовать для определения чувствительности тензодатчиков в широком диапазоне температур. Для этого нижняя часть его вводится в сосуд Дьюара с жидким азотом или в тепловую камеру. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕНЗОДАТЧИКОВ, содержащее вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба тензобалок, оно снабжено второй опорой внутри камеры, а снаружи - держателем со сквозным резьбовым отверстием, жестко связанным с корпусом камеры, в корпусе камеры выполнено направляющее отверстие, тензобалки в количестве четырех расположены в плоскости, перпендикулярной к общей оси резьбового и направляющего отверстий, так, что их продольные оси образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы, механизм нагружения выполнен в виде системы маховик с центральным сквозным отверстием - шток с двумя кольцами - толкатель, шток установлен с возможностью продольных перемещений в направляющем отверстии корпуса и в отверстии маховика, последний установлен в резьбовом отверстии держателя с возможностью попеременного опирания на кольца, жестко закрепленные с двух сторон маховика на одном конце штока, другой конец штока внутри камеры связан с толкателем, выполненным с возможностью опирания на свободные концы тензобалок. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тензобалки выполнены равного сопротивления изгибу. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тензобалки выполнены разной толщины.