Устройство для измерения плоских деформаций Советский патент 1986 года по МПК G01B5/30 E21C39/00 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации плоских деформаций различных поверхностей, в частности стенки горной выработки.

Цель изобретения - повышение точности за счет независимой регистрации линейных и сдвиговых деформаций по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

На фиг. 1 показана схема устройства для измерения плоских деформаций; на фиг. 2 - то же, в плане.

Устройство содержит два размещенных взаимно перпендикулярно датчика линейных деформаций, выполненных в виде гидроцилиндров 1 и 2 с поршнями 3 и 4 и измерительными капиллярами 5 и 6, неподвижную опору 7, установленную на линии пересечения о сей датчиков и жестко закрепляемую на поверхности объекта 8 измерения, подвижные опоры 9 и 10 П-образной формы, устанавливаемые на шарнирах 11 на объект 8 и связанные соответственно тягами 12 и 13 через муфты 14 с поршнями 3 и 4, зубчатые рейки 15, установленные между параллельными стенками П-образных опор 9 и 10, зубчатые колеса 16 и 17, взаимодействующие с рейками 15 и прикрепленные к концам тяг 12 и 13, которые могут вращаться в муф- тах 14, датчики сдвиговых деформаций в виде гидроцилиндров 18 и 19 с поршнями 20 и 21 и измерительными капиллярами 22 и 23. Корпуса гидроцилиндрос 18 и 19 посажены на тягах 12 и 13 на резьбах 24 и имеют опоры 25 для предотвращения их поворотов вокруг осей тяг 12 и 13. Поршни 20 и 21 жестко прикреплены к тягам 12 и 13, причем тяга 13 вдвое длиннее тяги 12. Измерительные капилляры 5 и 6 соединены между собой каналом 26 с вентилем 27. Объектом 8 измерения является стенка горной выработки.

Устройство работает следующим образом.

При деформировании объекта 8 происходит взаимное смещение опсф 7, 9 и 10 в плоскости их расположения. При этом см.е- шение каждой из опор 9 и 10 относительно опоры 7 происходит как вдоль тяг 12 и 13, так и в направлении, перпендикулярном осям тяг. При перемещении опоры 9 вдоль тяги 12 последняя перемешает поршень 3, изменяя тем самым уровень жидкости в капилляре 5, по которому определяют величину продоль- ной деформации. При перемещении тяги 12 вдоль своей оси датчик сдвиговых деформаций 18 перемещается вместе с ней, скользя по поверхности объекта 8 на упорах 25, при этом положение поршня 20 относительно цилиндра 18 и уровень жидкости в капил- ляре 22 не изменяются. Аналогично, при развитии поперечных линейных деформаций тяга 13 смещает поршень 4 и изменяет уровень жидкости в капилляре 6. По показаниям капилляров 5 и 6 определяют величину про- дольной и поперечной деформаций. При определении объемной деформации открывают вентиль 27, уровни жидкости через ка

нал 26 выравниваются, что является алгебраическим сложением показаний датчика продольной деформации и удвоенного показания датчика поперечной деформации и при равномерном деформировании объекта 8 равняется величине объемной деформации объекта 8.

Смещение опор 9 и 10 в направлениях, перпендикулярных осям тяг 12 и 13 (перпендикулярное расположение опор относительно тяг сохраняется за счет того, что колеса 16 и 17 входят между параллельными стенками опор 9 и 10 без зазора, опоры 9 и 10 устанавливают на шарнирах 11 и колеса 16 и 17 торцовыми поверхностями ориентируют опоры 9 и 10 перпендикулярно осям тяг), приводит к повороту колес 16 и 17 на угол, пропорциональный сдвиговым деформациям, колеса поворачивают тяги 12 и 13 вокруг своих осей и цилиндры 18 и 19 смещаются на резьбовых соединениях 24 относительно поршней 20 и 21, изменяя положение уровней в капиллярах 22 и 23. По изменениям уровней в капиллярах 22 и 23 определяют смещение порщней 20 и 21 относительно цилиндров 18 и 19, и по известному шагу резьбы 24 и диаметру колес 16 и 17 определяют величины смещений опор 9 и 10 в направлениях развития сдвиговых деформаций. Изменения положения опор 9 и 10 вдоль и перпендикулярно осей тяг 12 и 13 регистрируют, таким образом, независимо друг от друга.

Измерение линейных и сдвиговых деформаций избавляет от необходимости ориентировать оси датчиков линейных смещений строго по направлениям развития главных деформаций, что позволяет использовать устройство при наблюдении за объектами, напряжения на которых распределены заранее неизвестным образом (например, при измерении деформации стенок горных выработок). Предлагаемое устройство позволяет также визуально наблюдать за изменениями объемных деформаций.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения плоских деформаций, содержащее два перпендикулярно размещенных датчика линейных деформаций, неподвижную опору, соединенную с одним концом каждого датчика, и две подвижные опоры П-образной формы, связанные с другими концами датчиков, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет независимой регистрации линейных и сдвиговых деформаций по двум взаимно перпендикулярным направлениям, оно снабжено тягами, установленными с возможностью враидения вокруг своей оси между подвижными опорами и датчиками линейных деформаций, шарнирами, на которых перпендикулярно тягам установлены опоры.

зубчатыми рейками, установленными между параллельными стенками подвижных опор, зубчатыми колесами, взаимодействующими с рейками и прикрепленными к одним концам тяг, а также датчиками сдвиговых деформаций, при этом ширина зубчатых колес равна расстоянию между параллельными стенками опор, датчики линейных деформаций выполнены в виде гидроцилиндров, поршни которых соединены с другими концами тяг, а полости - с измерительными капиллярами, датчики сдвиговых деформаций выполнены в виде дополнительных гид

роцилиндров с измерительными капиллярами, причем корпуса дополнительных гидроцилиндров соединены с тягами резьбовым соединением и имеют упоры для предотвращения поворота вокруг оси тяги.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регистрации объемных деформаций равномерно деформируемых образцов, тяга датчика продольных деформаций вдвое короче тяги датчика поперечных деформаций, а измерительные капилляры этих датчиков соединены каналом с вентилем.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет с высокой точностью независимо регистрировать линейные и сдвиговые деформации поверхностей строительных и горных объектов по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Для этого устройство имеет перпендикулярно расположенные попарно датчики линейных и сдвиговых деформаций в виде гидроцилиндров (ГЦ) 1, 2 и 18, 19 с поршнями 3, 4 и 20, 21 и измерительными капиллярами (К) 5, 6 и 22, 23. Поршни 3 и 4 связаны тягами (Т) 12 и 13 через муфты 14 с П-образными опорами 9 и 10, прикрепленными шарнирами к объекту измерения. Между параллельными стенками опор 9 и 10 установлены зубчатые рейки. С рейками взаимодействуют прикрепленные к концам Т 12 и 13 зубчатые колеса. Т 13 длиннее Т 12. Корпуса ГЦ 18, 19 насажены на тягах 12, 13 на резьбах 24 и имеют упоры 25 для предотврашения поворотов вокруг осей Т 12, 13. Поршни 20, 21 прикреплены к Т 12, 13 жестко. При пере- мешении опор 9, 10 вдоль Т 12, 13 смещаются поршни 3 и 4. По показаниям К 5, 6 определяется величина продольных и поперечных деформаций. Для определения объемной деформации равномерно деформируемых объектов К 5 и 6 соединяют вентилем 27. При смешении опор 9 и 10 перпендикулярно осям Т 12, 13 колеса поворачивают Т вокруг своих осей. ГЦ 18, 19 смещаются относительно поршней 20, 21. Изменение уровня в К 22, 23 характеризует величину сдвиговых деформаций. 1 з. п. ф-лы. 2 ил. (Л 7ND 00 4; N0

/////// г//// // ////////////// ////////////////////////////////////////////////////////X////

8

Фиг. 2