Устройство для измерения усилий Советский патент 1989 года по МПК G01L1/22 

J2

(Л

с:

;«

ел

о

со

}5

tpi/гЗ

Изобретение относится к устройствам для измерения усилий с помощью тензорезисто- ров, в частности к устройствам, служащим для повышения точности измерения усилий в условиях высоких температур, и может быть использовано при высокотемпературных испытаниях образцов материалов в герметичных камерах, в вакууме или газовых средах, в том числе с изменяющимся давлением внутри этих камер.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности измерения, которая может возникнуть в связи с разностью давлений в испытательной камере и внутренней полости цилиндра, на котором наклеены тензодатчики.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения усилий; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема размещения устройства при высокотемпературных испытаниях образцов в герметичной камере.

Устройство содержит последовательно размещенные вдоль его силовой оси жестко связанные между собой силовоспринимаю- щий элемент 1, преобразователь силы 2 с закрепленными на нем тензорезисторами 3, кольцевую камеру 4 для циркуляции ох- лаждающей жидкости и силопередающий элемент 5.

Устройство выполнено из одной заготовки, причем камера 4 для циркуляции охлаждающей жидкости образована кольцевой вы- точкой в этой заготовке, охваченной кольцом 6, приваренным к буртикам, окаймляю- цим выточку. В кольце 6 выполнены отверстия 7 для подачи в камеру 4 и отвода от нее охлаждающей жидкости. Силовоспринимаю- щий 1 и силопередающий 5 элементы имеют на наружной поверхности резьбы для крепления устройства в силовой цепи испытательной машины. Преобразователь силы 2, на котором закреплены тензорезисторы 3, заключен в термозащитный экран 8, выполнен- ный из теплоизоляционного материала, например асбеста.

Испытания образца 9 материала производятся в герметичной камере 10, закрепленной при помощи фланца 11 на неподвижной траверсе испытательной машины (не по- казана). В камеру 10 введен водоохлаждае- мый шток 12, жестко связанный с подвижной траверсой испытательной машины. Внутри камеры размещены нагреватель (не по- казан) для нагрева испытуемого образца 9. Для обеспечения проведения испытаний уст- ройство для измерения усилий своим сило- передающим элементом 5 закреплено при помощи резьбы на фланце 11 камеры 10. На силовоспринимающем элементе 1 установлен при помощи резьбового соединения пас- сивный захват 13. На водоохлаждаемом штоке 12 закреплен активный захват 14; В захватах 13 и 14 установлен испытуемый образец 9. В отверстия 7 камеры 4 вставлены и припаяны к кольцу 6 тонкостенные латунные трубы 15 для подвода и отвода охлаждающей жидкости.

Отверстие 16 во фланце 11 соединяет полости 10 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемое усилие от силовозбудителя испытательной мащины через водоохлаждае- мый шток 12, активный захват 14, силопередающий элемент 5, испытуемый образец 9, пассивный захват 13 и сйловоспринимаю- щий элемент 1 устройства передается на преобразователь силы 2. При этом стенки преобразователя силы 2, деформируются и тензорезисторы 3, закрепленные на его наружной поверхности, выдают электрический сигнал, величина которого зависит от измеряемой нагрузки.

Этот сигнал подается на регистрирующую аппаратуру (не показан). Охлаждающая жидкость поступает в камеру 4 и отводится из нее через трубки 15. Циркуляция охлаждающей жидкости в камере 4 преграждает доступ тепла контактным способам от нагреваемого образца 9 к преобразователю силы 2 и закрепленным на нем тензоре- зисторам 3.

От конвективных потоков тепла тензорезисторы защищены теплозащитным экраном 8.

Тарировка устройства производится до начала испытаний на тепловых рабочих режимах при циркуляции охлаждающей жидкости в камере 4.

Опытные экземпляры устройств изготовлены из стали 40Х и проведены испытания образцов различных материалов при изменении нагрузок в диапазоне 0,3-20 КН в интервале температур от 290-2290 К в условиях вакуума и инертной среды.

Стабильность работы преобразователя силы контролировалась по стабильности нулевых отметок регистрирующих приборов, связанных с тензорезисторами устройства, в течение всего цикла испытаний.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее жестко связанные между собой силовоспринимаищий элемент, полый преобразователь силы с закрепленными на нем тензорезисторами, камеру для циркуляции охлаждающей жидкости и силопередающий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях высоких температур и упрощения конструкции, все элементы устройства размещены последовательно вдоль силовой оси, камера выполнена в виде полого кольца с отверстиями для подвода и отвода охлаждающей жидкости и расположена между преобразователем силы и силопередающим элементом, а силовоспринимающий элемент выполнен полым, причем его полость сообщена с внещ- ней средой и с полостью преобразователя силы, который охвачен термозащитным экраном.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения сил тензометрическими датчиками. Целью изобретения является повышение точности измерений в условиях высоких температур и упрощение конструкции. Измеряемое усилие передается через последовательно расположенные вдоль силовой оси водоохлаждаемый шток 12, активный захват 14, испытуемый образец 9, пассивный захват 13, силопередающий элемент 5 и полый преобразователь силы 2 с тензорезисторами 3 на полый силовоспринимающий элемент 1, полость которого сообщается с полостью преобразователя силы 2 и с внешней средой. Между преобразователем силы 2 и силопередающим элементом 5 расположена камера 4, охваченная кольцом с отверстиями 7 для подвода и отвода охлаждающей жидкости. Преобразователь силы 2 с тензорезисторами 3 заключен в термозащитный экран 8. 3 ил.

сриеЛ

cpaaZ