Устройство для измерения продольной деформации Советский патент 1983 года по МПК G01B13/24 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения деформаций исследовании напряженно-деформированного состояния конструкций типа оболочек, пластин, балок и т.п.

Известно устройство для измерения продольной деформации, содержащее корпус, закрепленные на нем две опоры, одна из которых - неподвижно, а другая - шарнирно, и пневматический измеритель, сопло которого расположено между опорами перпендикулярно их осям Ll.

Наличие шарнирной связи опоры с корпусом делает возможным его применение только для измерения в направлении главного удлинения. При установке под углом к главному удлинению деформация детали вызывает смещение подвижной опоры относительно неподвижной, что оказывает неблагоприятное влияние на ,результаты измерений. В связи с этим необходимо предварительно определять направления главных напря-i жений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения продольной деформации, содержащее корпус, закрепленные на нем две опоры, одна из которых - неподвижно, а другая - шарнирно, и пневматический измеритель, одно сопло которого расположено между опорами параллельно их осям, а другое - перпендикулярно их осям и взаимодействует с подвижной опорой С2}.

10

Недостатком данной конструкции является наличие двух измерительных сопел. Это усложняет: регулировку устройства, увеличивает время снятия отсчета, а также требуется проведе15ние дополнительных расчетов для определения искомых значений.

Цель изобретения - повышение точ.ности измерений.

Указанная цель достигается тем,

20 что устройство для измерения продольной деформации, содержащее корпус, закрепленные на нем дре опоры, одна из которых - «1еподв1гасно, а другая - шарнирно и пневматический

25 измеритель, сопло которого расположено между олорами, параллельно их осям, снабжено плоскими пружинами, i расположенными перпендикулярно оси сопла и соединенными одними конца30ми с соплом, а другими - с неподвижной опорой, двуплечим рычагом и коромыслом, установленными в корпусе так, что одни их плечи соединены между собой, а другие - соответственно жестко с подвшкной опорой и шарнирно с соплом, и пружиной кручения, соединяквдей коромысло, с корпусом. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для измере ния продольной деформации ; на фиг.2 то же, вид сверху ; на фиг. 3 - схе ма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит корпус 1, закрепленные на нем две опоры 2 и 3. Опора 2 закреплена посредствами шарнира 4, а опора 3 - неподвижно. Пневматический измеритель вклю чает сопло 5, размещенное во втулке б, которая с помощью двух плоских пружин 7, расположенных перпен дикулярно оси сопла, соединена с неподвижной опорой 3. К подвижной опоре 2 присоединен двуплечий рычаг 8, второй конец ко торого через шарнир 8 связан с коромыслом 9. Коромысло 9 имеет ось 10вращения, расположенную в корпу се 1. Свободный конец коромысла 9 в виде вилки опирается на цилиндри ческие цапфы 11, расположенные на втулке 6. Постоянное прижатие цапф 11к коромыслу 9 обеспечивается ци линдрической пружиной 12 растяжения соединяющей втулку б с корпусом 1. Подвижная и неподвижная опоры 2 и 3 выполнены составными для возможнос ти изменения .своей высоты и снабжены опорными призмами 13 и 14, расстояние между КОТОЕНЛМИ 8 определяет базу устройства. Винт 15, ра полонсеншлй в корпусе, служит для арретирования устройства. Устройство работает следующим об разом. После установки устройства на объект 16 испытания отпускается винт 15, сопло 5 подсоединяется.к пневмоизмерительной системе (не по казано). Вращением сопла 5 во втул ке 6 устанавливается первоначальный ноль отсчета и устройство готово к работе. Рассмотрим принцип действия уст ройства в случае, когда на объект 16 действует только изгибакнций момент ( деформация нейтрального слоя поверхности равна нулю). Изменение кривизны л поверхности определяется по формуле Gtt 2 , где J1- прогиб на базе В то же время внешний слой поверх ости, на который установлено устройство, получает удлинение if. Деформация изгиба ., где t толщина стенки объекта. Отсюда дР .Перемещение опорной приз) 13 подвижной опоры на расстояние вызывает через систему рычагов перемещение втулки 6 с соплом 5. Величину смещения 2 втулки 6 найдем из-следугацих соотношений: где а - высота опоры 2 ; Ь - длина 1ичага ; с - смещение конца рычага. отсюда 2 - Найдем условие, при котором смещение сопла 5 будет равно стрелке прогиба поверхности на базе . Отсюда - w Таким образом, в случае если ме;кду высотой а опорял 2 и толщиной t стенки объекта 16 будет существовать приведенная зависимость, отсчета по измерительному каналу сопла 5 не будет, т.е. измеритель не реагирует на изгиб поверхности объекта. Это происходит потому, что, хотя при изгибе поверхности шарик сопла переместится на величину h, на то же самое расстояние Z переместится корпус сопла, вследствие .чего относительное расположение шарй{ а и сопла не изменится, а значит не изменится и величина давления в измерительном тракте. В случае, когда на объект действует совместно изгибающий момент и растягиваклцее усилие (в нейтральном слое ее поверхности), измеритель отреагирует только на растягивакщее усилие, т.е. позволит определить непосредственно деформацию нейтрального слоя поверхности объекта. Таким образом, расположение сопла, перпендикулярно к исследуемой поверхности объекта, во втулку, связанной системой рычагов с подвижной ножкой, и соответствуняций выбор высоты опор, зависящей от толщи вил стенки объекта, позволяет обойтись одним соплом и тем самым улучшить условия работы и производительность труда при осуществлении измеЬ)ений. . Формула изобретения Устройство для измерения продольной деформации, содержащее корпус, закрепленные на нем две опоры, одна из которых - Неподвижно, а другая шарнирно, и пневматический измеритель, сопло которого расположено между опорами, параллельно их осям, о т л и. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерений, оно Снабжено плоскими пружинами, расположенными перпендикулярно оси сопла и соединенными одними концами с соплом, а другими - с неподвижной опорой, двуплечим рычагом и коромыслом, установленными в корпусе так, что одни их плечи соединены между собой, а другие - соответственно жестко с подвижной опорой и шарнирно с соплом, и пружиной кручения, соединяющей коромысло с корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Финк К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. М, Машгиз, 196.1, с. 186.

2.Неразрушакхций контроль материалов и элементов конструкции. Под ред. А.Н.Гузя, Киев, Наукова думка, 1981, с. 214 (прототипJ.

/J

.3 f

фиг. г