Устройство для измерения силы и моментов,приложенных к испытуемому образцу Советский патент 1986 года по МПК G01L1/22 G01L5/16 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения силы и моментов с помощью тензорезисторных датчиков, и может быть использовано в испытательных установках, предназначенных для исследования механических свойств материалов в условиях нагрева или охлаждения. Целью изобретения является уменьн1ение температурной погрешности. На фиг.1 изображено предложенное устройство, разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З ™ разрез Б -Б на фиг.2; на фиг.4 -- разрез В-В на фиг.1. Устройство содержит опорный 1 и силопередающий 2 элементы и преобразователь силы, Г5ыполненный в виде четырех упругих j.ieNu-HTOB 3 с внутренними полостями 4. В оби1ую полость 5 силопередающего элемента 2 и жестко связанного с ним захвата 6 для крепления образца 7 установлен стержень 8 крестообразного сечения с лысками, которые вместе с внутренней полостью силопередающего элемента 2 и захвата 6 образуют каналы 9-12 для циркуляции хладагента (теплоносителя). Для герметизации устройства служат резиновые прокладки 13 и 14. На упругих элементах 3 прикреплены тензорезисторы 15, предназначенные для измерения осевых сил, и тензорезисторы 16 - для измерения моментов, каждые из которых включены в раздельные измерительные мостовые схемы (не показаны). Опорный элемент 1 имеет отверстия 17, 18 и 19, 20, соответственно, для подвода и отвода хладагента. Отверстия 21 предназначены для крепления устройства на корпусе 22 испытательной установки (не показана). Устройство работает следующим образом. Измеряемая сила, действующая на образец 7, закрепленный в захвате 6, прикладывается через силопередающий элемент 2 к упрушм элементам 3, в результате чего последние деформируются вместе с закрепленнь1ми на них тензорезисторами. В зависимости от действия осевой силы или момента силы деформируются и соответствующие тензорезисторы 15 или 16. При этом на выходах измерительных мостовых схем появляются сигналы, пропорциональные соответствующим величинам прикладываемых нагрузок, которые затем усиливаются тензометрическим усилителем и регистрируются с номощью, например, цифровых вольтметров (не показаны). По показаниям регистрирующих приборов, используя градуировочные зависимости, определяются истинные значения действующих усилий. Охлаждение всего устройства при измерении силы в области высоких температур осуществляется путем циркуляции хладагента (например, воды под давлением 1,5кг/см2) по его каналам (4,9-12,17-20), который соответственно подводится и отводится через отверстия 17 и 18 воспринимающего элемента 1 и внутренние полости 4 двух противоположно расположенных упругих элементов 3 во внутреннюю полость 5 силопередающего элемента 2. При помощи стержня 8 крестообразного сечения хладагент разделяется на два независимых потока, проходящих но каналам 9 и 10 к торцу распределителя, где они через выполненные на стержне 8 лыски изменяют свое направление и через каналы 11 и 12 и внутренние полости 4 попадают к отверстиям 19 и 20, предназначенным для отвода хладагента. Благодаря встречному направлению пото ° ладагента через полости 4 упругих элементов 3, а следовательно, и встречному действию результирующих сил, вызванных разностью давлений, последние компенсируются и не влияют на точность измерений силы и моментов. При этом эффективно охлаждаются все элементы устройства. Преимуществом изобретения является высокая точность измерения усилий при больщом градиенте температур благодаря применению охлаждаемого силопередающего элемента и устранению влияния давления хладагента на измерительный элемент. Конструкция устройства предполагает его изготовление из цельной заготовки, что в свою очередь позволяет повысить жесткость системы, а также уменьщить гистерезис при измерении циклических нагрузок. Наличие охлаждаемого передающего слемента позволяет использовать устройство в широком диапазоне температур при испытаниях материалов на растяжение. Формула изобретения Устройство для измерения силы и моментов, приложенных к испытуемому образцу в среде с градиентом температур, содержащее соосно расположенные опорный и силопередающий элементы, жестко связанные с преобразователем силы, выполненным в виде размец.1енных крестообразно в плоскости, перпендикулярной линии действия измеряемой силы, балочных упругих элементов ч: тензорезисторами, и захват для крепления испытуемого образца, жестко соединенный с силопередающим элементом, отличающееся тем, что, с целью уменьшения температурной погрешности, в захвате и силопередающем элементе выполнены сообщающиеся сооспые полости, оси которых совпадают с линией действия измеряемой силы, в полостях размещен стержень крестообразного сечения, в балочных упругих элементах выполнены каналы для хладагента, соединен каналами, образованными стенками полостей силопередающего элемента и захвата с ребрами стержня, а опорный элемент снабжен двумя парами диаметрально

противоположных отверстий для хладагента, соединенных с каналами балочных упругих элементов, причем оси этих отверстий совпадают с осями каналов и лежат в плоскости, перпендикулярной линии действия измеряемой силы.

Изобретение может быть использовано в испытательных установках, предназначенных для исследования механических свойств материалов в условиях нагрева или 15 16 16 П охлаждения. Цель изобретения - уменьшение температурной погре1нности. В общей полости силопередающего элемента и захвата установлен стержень 8 крестообразного сечения, делящий ее на каналы 9-12 для циркуляции хладагента, подвод и отвод которого осуществляется через отверстия 17-20 в опорном элементе I. При действии на образец измеряемой силы деформируются упругие элементы 3 с тензорезисторами 16 и 15, сигналы которых, пропорциональные величине прикладываемой нагрузки, регистрируются, например, цифровыми вольтметрами. Благодаря встречному движению потоков хладагента через полости 4 упругих элементов 3 компенсируются встречно действующие результирующие силы, вызванные разностью с давлений. 4 ил. W ВидА 11 tc О5 СХ) 8

(РагА