Устройство для измерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля Советский патент 1983 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к экспериментальному исследованию напряженного состояния элементов конструкций с помощью тенэорезистороБ и может быть использовано для изг ерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля как в статическом, так и в динамическом режиме.

Известно устройство для измерения вертикальных сил давления на элементы с5«Ф1етричного поперечного профиля, состоящее из тензорезисторов, установленных на обеих сторонах исследуемого элемента в точках пересечения горизонтальной нейтральной оси с поверхностью элемента указанных точках тензорезисторы, объединенные в один измерительный канал, регистрируют деформации только от вертикальной составляющей действующей силы. Это устройство, не позволяет с необходимой точностью определять вертикальные Силы из-за бот1Ьшого влияния изгибающих моментов на показания тензоре зисторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устрюйство для калибровки испытательной меипины с деформируем1лм упругим телом для сжимающих и изгибны: напряжений. В.этом устройстве деформируемое Мло представляет со(5ой цилиндр, на противоположных сторонах которого устанавливаются тёнзорезисторы параллельно и перпендикулярно продольной оси, соединенные в .два плеча моста одного измерительного канала .2j „

Однако при таком формировании измерительного канала на деформируемом теле, имеющем неси(8иетричное поперечное сечение, влияние боковых сил и изгибающих моментов не компенсируется.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения вертикальной составлягацеп действующей силы на упругий элемент несимметричного поперечного профиля.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля, содержа18ем Т-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных тензорезисторов, расположенные на одном уровне и симметрично относительно вертикальной центральной оси сечения упругого элемента и схему суммирования и регистрации сигналов тензорезисторов, горизонтальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен с горизонтальньял тензорезисторсм с.другой стороны, и оба горизонтальных текзореэистора подключены к первому масштабирующему усилителю, вертикальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен с вертикальным тензорезистором с другой стороны, и оба вертикальных тензорезистора подключены к второК1У масштабирующему усилителю, а выход1э г асштаб ирующих усилителей подключены к сумматоруf причем отношение коэффициентов усиления масш.табируюадих усилителей выбрано в пределах 0, ,5, где К,, К коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно .

На фиг. 1 показан упругий элемент асимметричного профиля; на фиг. 2 - схема измерительных каналов ..

Вертикальные 1 и- 2 и горизонтальные 3 и 4 тензорезисторы размещены по обе стороны упругого элемента (остряка, крестовины, рельса и т ..п. 5 на расстоянии п от точки касания колеса с рельсом, где действуют измеряемая Р и боковая Q силы. На рассматриваемый участок упругого элемента 5. действуют также моменты Р -е, О, h , Мр и MQ.

Тензорезисторы 1 и 2 соединены в полумост с компенсирующими резисторами 6, а тензорезисторы 3 и 4 в полумост с компенсирующими резисторами 7. Оба полумоста подключены к масштабирующим усилителям 8 и 9, которые соединены с сумматором 10.

Устройство работает следующим образом.

Под действием силы Р в упругом 5 возникают измеряемые дефор1иации,. которые преобразуются в плезные сигналы усилителями 8 и 9. Моменты сил и боковая сила вызывают параз-итные деформации, которые преобразуются усилителями 8 и 9 в соответствующие сигналы, но если коэффициенты усиления перво.го и второго масштабирующих усилителей К и К. лежат в пределах 0,2 ,.5 эти сигналы взаимно компенсируются в сумматоре 10.

Изобретение позволяет повысить точность измерения вертикальной составляющей действующей от колес подвного состава на остряки стрелочных переводов силы более чем в 10 раз п сравнению с известными методами, погрешность составляет около 3%, Исследование напряженного состояния элементов несимметричного поперечного профиля путем непосредственног определения действующей силы дает возможность .определить оптимальные условия их эксплуатации, а также обоснованно задать геометрические очертания элемента.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИЛ ДАВЛЕНИЯ НА УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПРОФИЛЯ, содержащее Т-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных. тензореЗист-оров, расположеннь1е на одном уровне и симметрично относительно вертикальной центральной оси сечения упругого элемента, и схему суммирования и . регистрации сигналов дгензорезисторов, отл и чающееся тем, что, с целью повышения точности -измерения, горизонтальный тензорезистор с стороны упругого элемента последовательно соединен с горизонтальным тензорез.истором с другой стороны, и оба горизонтальных тензорезистора подключены к первому масштабирующему усилителю, вертикальный тензорезистор с лэдной стороны упругого элемента последовательно соединен с вертикальным тензорезистором с другой стороны, и оба вертикальных тензорезистора подключены к второму масштабирующе му усилителю, а выходы масштабирующих усилителей подключены к jcyMMaтору, причем отнсниение коэффициентов усиления масштабирующих усилителей выбрано в пределах 0,2 i /К 0,5, где К и К - коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно. сд