ДАТЧИК ДЕФОРМАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам измерения удлинения испытываемого образца. Преимущественная область применения - механические испытания образцов материалов на растяжение.

Широко известны устройства аналогичного назначения, например датчики деформации, входящие в состав испытательных машин для испытаний на растяжение по ГОСТ 1497 для определения характеристик механических свойств: предела пропорциональности, предела упругости, предела прочности, временного сопротивления, относительного удлинения после разрыва и др. Аналогичная упомянутому датчику конструкция (схема) датчика деформации, представленного в приложении 1 к стандарту DIN EN 10002-4, рис.2, содержащего корпус с двумя опорами, прижимаемыми к образцу подпружиненным зацепом, размещенным между опорами, одна из которых является изгибной (тензорезисторной) пружиной (пластиной). Недостатками этой конструкции является то, что изгибная пружина допускает определенный практически ограниченный (малый) прогиб, значительно меньший, чем фактическое удлинение испытываемого до разрушения металлического (стального) образца, в связи с чем для таких испытаний применение такого датчика невозможно. Кроме того, наличие подпружиненного зацепа между опорами для закрепления датчика на образце вызывает дополнительное нагружение тензометрической опоры, что является источником дополнительной погрешности измерения осевой деформации образца.

Тем же стандартом DIN EN 10002-4 (рис.10) предусмотрена конструкция датчика деформации, допускающего испытания образцов до разрушения при сохранении целостности тензочувствительного элемента (балочки), размещенного между опорами, предварительно деформированного (изогнутой) на величину ожидаемой деформации образца. При растяжении опоры расходятся, балочка распрямляется, наклеенные на ней тензорезисторы формируют электрический сигнал. Недостатком этой конструкции, как и предшествующей, является ограниченность хода (деформации) тензорезисторной упругой балочки. К примеру, на базе образца 100 мм его удлинение при разрыве составит для стали не менее 20 мм (20%), упругая тензорезисторная балочка в реальных (разумных) конструкциях может деформироваться упруго не более 5 мм.

В предложенном датчике деформации величина хода (деформации) за счет варьирования угла подъема клина практически не ограничена, вплоть до разрушения образца без риска повреждения упругой балочки.

Сущность изобретения состоит в следующем.

1. Упругая балочка датчика деформации одним концом закреплена на одном из корпусов параллельно с испытываемым образцом, а второй конец упругой балочки опирается на наклонную поверхность закрепленного на втором корпусе клина.

2. Датчик деформации по п.1 отличается тем, что устройство прижима опор к образцу выполнено в виде втулок, закрепленных посредством кронштейнов на каждом из корпусов, оси которых (втулок) перпендикулярны к оси испытываемого образца, в которых (втулках) размещен подпружиненный шток с возможностью перемещения его в осевом и круговом направлениях с диаметрально расположенным штифтом, опирающимся либо на внешний относительно образца торец втулки в исходном (открытом) положении, либо размещается под действием пружины в выполненном на торце втулки диаметральном пазу, при этом шток своим торцом усилием пружины упирается в испытываемый образец материала, прижимая опоры к образцу.

3. Датчик деформации по п.1 отличается тем, что клин выполнен сменным с различными углами подъема относительно оси образца.

На чертеже изображен заявленный датчик деформации, профильная проекция и вид в плане.

Сущность изобретения состоит в том, что датчик выполнен в виде двух взаимно подвижных телескопически сопряженных корпусов 1 и 2, взаимно фиксируемых стопорным штифтом 3, на которых закреплены опоры (ножи) 4 и 5; на корпусе 1 закреплена одним концом упругая тензочувствительная на изгиб балочка 6, а другим концом опирается на клин 7, закрепленный на корпусе 2 с наклонной поверхностью вдоль оси взаимного перемещения корпусов, при этом клин выполнен сменным с различными углами подъема. На корпусах 1 и 2 также закреплены кронштейны 8 и 9 с втулками 10 и 11, перпендикулярными к оси испытываемого образца. В отверстиях втулок размещены подвижные, подпружиненные пружинами 12 и 13 штоки 14 и 15 с диаметральными штифтами 16 и 17, а на торцах втулок выполнены пазы "а", при этом штифты 16 и 17 имеют возможность опираться либо на торцы втулок 10 и 11, либо входить в пазы "а" штоков 14 и 15, при этом втулки путем поворота колпачков 18 и 19, упираясь в образец, прижимают опоры (ножи) 4 и 5 к образцу.

Описанный датчик деформации работает следующим образом.

При зафиксированном стопорным штифтом 3 взаимном положении корпусов 1 и 2 штоки 14 и 15 оттягиваются, сжимая пружины 12 и 13, при этом штифты 16 и 17 выходят из зоны пазов "а" втулок 10 и 11 и поворотом колпачков 18 и 19 устанавливаются на торцах втулок - датчик "открыт" для установки его на образец в зону испытания. Поворотом колпачков 18 и 19 штифты 16 и 17 под действием пружин 12 и 13 входят в пазы втулок, при этом штоки 14 и 15 упираются в образец, обеспечивая неподвижный контакт опор (ножей) 4 и 5 с образцом. После этого стопорный штифт 3 извлекается, обеспечивая взаимную подвижность корпусов 1 и 2. Далее при деформации (удлинении) образца свободный конец балочки 6, опирающийся на клин 7, отклоняется, в наклеенных на балочки тензорезисторах формируется электрический сигнал, пропорциональный величине прогиба балочки. Варьируя угол и длину клина 7, возможно получить деформирование образца в широких пределах (до разрушения) без риска поломки балочки.

Благодаря тому, что опоры (ножи) и прижимы (штоки 14 и 15) расположены в одной плоскости, в сопряжении корпусов не возникает поперечных усилий и соответственно отсутствует трение в сопряжении корпусов 1 и 2 и дополнительные воздействия на тензометрическую балочку.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам измерения удлинения испытываемого образца. Преимущественная область применения - механические испытания образцов материалов на растяжение. Изобретение обеспечивает практически неограниченную величину хода деформации за счет варьирования угла подъема клина, вплоть до разрушения образца, без риска повреждения упругой балочки. Сущность изобретения состоит в том, что упругая балочка датчика деформации одним концом закреплена на одном из корпусов параллельно с испытываемым образцом, а второй конец упругой балочки опирается на наклонную поверхность закрепленного на втором корпусе клина. При этом устройство прижима опор к образцу может быть выполнено в виде втулок, закрепленных посредством кронштейнов на каждом из корпусов, оси которых (втулок) перпендикулярны к оси испытываемого образца. Во втулках размещен подпружиненный шток с диаметрально расположенным штифтом, причем шток своим торцом усилием пружины упирается в испытываемый образец материала, прижимая опоры к образцу. Клин может быть выполнен сменным с различными углами подъема относительно оси образца. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Датчик деформации, включающий опоры (ножи), контактирующие с испытываемым образцом, закрепленные на взаимно подвижных телескопически сопряженных корпусах, тензочувствительную упругую балочку с наклеенными тензорезисторами, устройства упругого прижима ножей к образцу, отличающийся тем, что упругая балочка одним концом закреплена на одном из корпусов параллельно с испытываемым образцом, а второй конец упругой балочки опирается на наклонную поверхность закрепленного на втором корпусе клина.2. Датчик деформации по п.1, отличающийся тем, что устройство прижима опор к образцу выполнено в виде втулок, закрепленных посредством кронштейнов на каждом из корпусов, оси которых (втулок) перпендикулярны к оси испытываемого образца, в которых (втулках) размещен подпружиненный шток с возможностью перемещения его в осевом и круговом направлениях с диаметрально расположенным штифтом, опирающимся либо на внешний относительно образца торец втулки в исходном (открытом) положении, либо размещаться под действием пружины в выполненном на торце втулки диаметральном пазу а, при этом шток своим торцом усилием пружины упирается в испытываемый образец, прижимая опоры к образцу.3. Датчик деформации по п.1, отличающийся тем, что клин выполнен сменным с различными углами подъема относительно оси образца.