Устройство для измерения неравномерно распределенной нагрузки в бетонном массиве Советский патент 1987 года по МПК G01L7/18 

1

Изобретение относится к измерительной технике, к устройствам для измерения нагрузки, неравномерно распределенной в бетонном массиве, например в бетонной крепи горной выработки, в строительных плитах, в образцах различных материалов при механических испытаниях на прессах и в шахте.

Целью изобретения является измерение суммарной нагрузки и неравномерности распределения нагрузки по нескольким направлениям.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1 в виде упругой трубки, который заполнен токопроводя1цей жидкостью 2, чувствительный элемент 3 в виде высоко- омной проволоки, установленный внутри корпуса, электроды 4 и 5 для определения сопротивления цепи проволоки 3 и электроды 5 и 6 для определения координаты жидкости, подключенные к измерительной аппаратуре ( не показана j

Устройство снабжено резервуаром в форме цилиндра 7 с поршнем 8, соединенным с трубкой и заполнеп ым жидкостью, BTOpoii высокоомной проволокой 9, установленной внутри резервуара и последовательно соединенной с проволокой 3 в трубке. При этом отношение удельных сопротивлений проволок 3 и 9 обратно пропорционально отношению плоп1адей поперечных сечени трубки 1 и цилиндра 7. Трубка 1 изогнута в соответствии с направлениями измерения наг рузки. Устройство, изображенное на чертеже, предназначено для измерения распределения нагрузки по площади сечения бетонного массива 10, поэтому трубка уложена в виде ломаной линии с многократным пересечением массива. Для приведения в движение поршня 8 используется винт 11.

Устройство работает следующим образом.

Вращением винта 11 перемещают поршень 8 вдоль цилиндра 7 и выталкиваю токопроводящую жидкость 2 в полость трубки 1. При этом перемещении поршня 8 на един1П1у длины вдоль оси цилиндра приводит к перемещению фронта жидкости в трубке 1 во столько раз большему, во CKo;ibKo раз поперечное сечение ци.чиндра больше поперечного сечения трубки 1, Перемещение поршня

10

15

20

25

486712

и уменьшение объема жидкости в цилиндре приводит к увеличению сопротивления проволоки 9 на участке от места контакта ее с жидкостью до электрода 5, а перемещение фронта жидкости в трубке приводит к уменьшению сопротивления проволоки 3 на участке от фронта жидкости до элек- трода 4. Если нагрузка на массиве 0 отсутствует, то трубка не деформирована и перемещение фронта жидкости при постепенном заполнении трубки не приводит к изменению суммарного сопротивления двух последовательно соединенных проволок 3 и -9 между электродами 4 и 5, поскольку из условия обратного соотношения удельных сопротивлений проволок и сечений трубки и цилиндра следует, что приращение сопротивления проволоки

9полностью гасится таким же уменьшением сопротивления проволоки 3. При появлении нагрузки на массиве

10происходит неравномерное деформирование трубки 1 в соответствии с распределением нагрузки в массиве. При прохождении фронтом жидкости деформированных участков, на которых сечение трубки уменьшено, пропорцио- Нсчльность перемещения поршня 8 и фронта жидкости нарушается. Фронт жидкости перемещается быстрее, чем по соот)юи1ению между площадями трубки и цилиндра.

Сопротивление проволоки 3 уменьшается на болыиую величину, чем возрастает сопротивление на провод- 9, а суммарпое сопротивление цепи проволок уменьшается. Уменьшение сопротивления цепи проволок лро- псэрциоиально измспе}П1ю сечения трубки на данном участке и пропорционально величине нагрузки в массиве в области расположе1П1я данного участка трубки. Положение фронта жидкости в трубке определяется по сопротивлению проволоки 3 па участке между фронтом жидкости и электродом 4.

Таким образом, по уменьшению сум- марного сопротивле1П1я проволок 3 и 9 определяют 1:тепепь деформации трубки с помощью тарировочных графиков или расчетом определяют суммарную нагрузку на данном участке массива, а по изменению электросопротивления проволоки 3 определя |1Т коордипату опре- деле}{ия нагрузки по длине трубки. В этом состоит работа устройства.

30

35

40

45

50

55

в качестве токопроводящей жидкости используют ртуть или токопрово- дящую Жидкость. Сечение трубки выбирают так, чтобы за счет сил поверхностного натяжения обеспечить целостность потока жидкости в трубке при наклонном ее расположении. При использовании ртути диаметр трубки не превышает 3 мм. Для приведения устройства в исходное положение вращением винта II перемещают поршень 8 в исходное положение и за счет разрежения Е подпоршневой полости жидкость из трубки возвращается в цилиндр. В устройстве используются проволоки, применяемые при изготовлении реостатных датчиков.

Формула изобретения Устройство для измерения ис., авно- мерно распределенной нагрузки s бетонном массиве, содержащее упругую трубку, электропроводную жидкость, высокоомную проволоку, первая часть

48671

которой размещена в трубке по ее длине, три электрических вывода, два из которых подключены к концам высо- коом}шй проволоки, а третий вывод подключен к электропроводящей стенке трубки, и привод перемещения жидкости, отличающееся тем, что, с целью возможности изме

рения суммарной нагрузки и неравномерности распределения нагрузки по нескольким направлениям, в нем привод перемещения жидкости выполнен в виде цилиндра с поршнем, торец цилиндра соединен с трубкой, жидкость размещена в цилиндре, а высокоомная проволока выполнена из двух последовательно соединенных частей, причем вторая часть размещена в цилиндре по его длине, а соотношение удельных сопротивлений частей проволоки обратно пропорционально отношению площадей поперечных сечений трубки и цилиндра, причем трубка изогнута в

форме прямоугольной спирали.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - измерение суммарной нагрузки и неравномерности распределения нагрузки по нескольким направлениям. По уменьшению суммарного сопротивления проволок 3 и 9 определяется степень деформации трубки 1 с помопцзю тариро- вочных графиков или расчетом определяют суммарную нагрузку на данном участке массива, а по изменению электросопротивления проволоки 3 определяют координату определения нагрузки по длине трубки 1. 1 ил. сл 00 4 00 05