Способ измерения изгибающего момента Советский патент 1985 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению изгибающих моментов, возникающих в пролетах двухопорных валов и балок, и может быть использовано в процессе испытаний деталей машин и строительных конструкций. Известен метод измерения усилий с помощью механических приспособлений и специальных конструкций балок позволяющий разделять изгибающий момент от поперечной силы и сосредоточенный изгибающий момент t,AJ« Однако этот метод не пригоден для реальных конструкций строительных балок и валов машин, так как требует придания последним специальной формы, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ дифференцированного измерения силовых параметров, согласно которому при количестве измерительных схем, равном числу приложенных к объекту С1ШОВЫХ параметров, определяют наборы масштабных коэффициен тов, при которых сумма сигналов измерительных схем является функцией только одного измеряемого параметра 21. Недостатком этого метода является значительная погрешность. Цель изобретения - повышение точ ности и производительности измереHHfi за счет автоматического исключе ния влияния поперечных сил, моментов и консольной нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения изгибающего момента, приложенного в пролете вала переменного сечения, опирающегося на подшипниковые опоры, заключающемуся в измерении дефо мации вала посредством тензорезисторов, выбирают на участках вала че тыре поперечных сечения, первое, вт рое и третье - между опорой, свобод ной от консольной нагрузки, и зоной приложения измеряемого момента, а четвертое - с другой стороны зоны приложения измеряемого момента межд этой зоной и зоной приложения ближа щего к ней неизмеряемого усилия так чтобы сумма отношений расстояний сечений от опоры, свободной от консольной нагрузки, к моменту сопроти ления вала в первом и четвертом сечен тях равнялась сумме таких же отношений для второго и третьего сечений, затем распо1{агают тензоре зисторы по одному f выбранных четырех сечениях с одной стороны вала, суммируют сигналы тензорезисторов, расположенных в первом и четвертом сечениях, и получают сигнал, пропорциональный изгибающему моменту, вычитанием из этой сзгммы суммы сигналов тензорезисторов, расположенных во втором и третьем сечениях. Для обеспечения возможности измерений в случае, когда между зоной приложения измеряемого момента и ближайшим к нему неизмеряемым у илием вал недоступен для размещения тензорезисторов, тензорезистор четвертого сечения устанавливают в ближайшей доступной зоне, компенсируют погрешность установки, размещая два дополнительных тензорезистора в двух поперечных сечениях вала, со стороны остальных тензорезисторов в зоне, прилегающей к опоре с консольной нагрузкой, и получают сигнал, пропорциональный измеряемому моменту, вычитая их сигналы из сумм сигналов первого и четвертого тензорезисторов. и второго и третьего тензорезисторов соответственно, На фиг. 1 показана схема вала; на фиг, 2 - схема соединения тензорезисторов; на фиг, 3 - схема вала С. недоступной зоной; На фиг, 4 - схе ма соединения тензорезисторов, Для реализации способа на кон- . . сольном валу 1, установленном на подшипниковые опоры 2 и 3, выбирают первое 1,, , второе 1 и третье Ij сечения между опорой, свободной от консольной нагрузки и зоной приложе ния измеряемого момента, выбирают четвертое сечение 1 с другой стороны зоны приложения измеряемого момента между этой зоной и зоной приложения ближайшего к ней неизмеряемого усилия. Сумма расстояний сече-: НИИ от опоры, свободной от консольной нагрузки, к Моменту сопротивления этого же сечения для первого и второго сечений равна сумме таких же отношений для второго и третьего сечений,, исходя из соотношения 31 где1а,и),,(,, uD,- - моменты сопротивлений относительно оси балки в этих сечениях. Тензорезисторы R;,., Rj, Rj 4 расположенные в первом, втором, третьем и четвертом сечениях в плоскости изгиба включают в измерительную схему так, чтобы сигналы от деформаций, вызванных изменением изгибающего момента, сз ммировались. Для этого Тензорезисторы R, R последовательно соединяют и включают в одно из плеч полумоста, другое пле чо образуют последовательно включенные Тензорезисторы Rj, Rj. Полумост подключают к вторичной аппаратуре (не показано). В случае, когда вал между зоной приложения из7 4 меряемого момента и ближайшим к нему неизмеряемым усилием недоступен для размещения тензорёзисторов (фиг. 3), то устанавливают два дополнительных тензорезистора RS и R в двух сечениях Ig и 1,0 соответственно в зоне, примыкающей к опоре с консольной нагрузкой, и включают их в измерительную схему. Использование изобретения при исследованиях строительных конструкций и зубчатых передач позволяет повысить точность и ускорить проведение испытаний, поскольку возможно проводить визуальньй контроль правильности процесса измерений без предварительной обработки получаемой информации.

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА, приложенного в пролете вала переменного сечения, опирающегося на подшипниковые опоры, заключающийся в измерении деформация вала посредством тензорезисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измеренир за счет автоматического исключения влияния поперечных сил, моментов и консольной нагрузки, выбирают на участках ватта четыре поперечных сечения, первое, второе и третье - между опорой, свободной от консольной нагрузки, и зоной приложения измеряемого момента, а четвертое - с другой стороны зоны приложения измеряемого момента между, :этой зоной и зоной приложения i frFCf f - fj I залттгт- Т ближайшего к ней неизмеряемого усилия так, чтобы сумма отношений расстояний сечений от опоры, свободной от консольной нагрузки, к моменту сопротивления вала в первом и четвертом сечениях равнялась сумме таких же отношений для второго и третьего сечений, затем располагают тензорезисторы по одному в выбранных четырех сечениях с одной стороны вала, суммируют сигналы тензорезисто- ров, расположенных в первом и четвертом сечениях, и получают сигнал, пропорциональный изгибающему моменту, вычитанием из этой суммы суммысигналов тензорезисторов, расположе(Л ных во втором и третьем сечениях. 2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерений в случае, когда между зоной приложения измеряемого усилия и ближайшим к нему неизмеряемым усилием вал недоступен для размещения тензорезисел торов, тензорезистор четвертого сеел чения устанавливают в ближайшей до00 ступной зоне, компенсируют погрешЧ ность установки, размещая два допол s| нительных тензорезис тора в двух поперечных сечениях вала со стороны остальных тензорезисторов в зоне, прилегающей к опоре с консольной нагрузкой, и получают сигнал, пропорциональный измеряемому моменту, вычитая их сигналы из сумм сигналов первого и четвертого тензорезисто- ров и второго и третьего тензорезис- торов соответственно.

R1

Фиг.1

+

Фиг.1 PI

Фиг.5

Фиг. Ml