Тензодинамометр продольного момента Советский патент 1989 года по МПК G01L5/16 

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной TexmiKe и предназначено для измерения момента в аэродинамическом экспериментео

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг,1 показан тензодинамометр продольного момента; на фиг,2 - деформация тензодинамометра от действия момента Р1 и продольного момента М; на фиг«3 - сечение Н-Н на фиг.1; на фиг.А - деформация тензодинамометра от действия силы на фиг.5 - сечение Л-Л на фиг.1; на фиг.6 - мост, собранный из тензодатчиков динамометра. ,

Тензодинамометр продольного момента (фиг.1) представляет собой цилиндрический стержень 1, один конец кото- рого закреплен на основании 2, а на другом конце 3 расположена точка О приложения поперечной силы Р. Измерительный элемент тензодинамометра

где г - расстояние от нейтральной оси сечетя ZZ до данной , точки поверхности (фиг.З); . момент инерции сече1шя балок

относительно оси 7.Z. Напряжение в точке А при действии момента Р1 будет

с ;Го

(1)

При действии силы (фиг.А), приложенной в точке К к раме измерительного элемента, на каждую балку А или 5 в точке А действует момент

(lli 2

2 3, действующая

на одну из двух балок А и 5. в точке А от действия

силы Р,

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения момента. Тензодинамометр позволяет повысить точность измерения продольного момента. Цель достигается тем, что в тензодинамометре продольного момента, содержащем упругую систему, выполненную в виде рамы с симметричными балками 4 и 5, за пределами которой на продольной оси тензодинамометра расположена точка 0 приложения поперечной силы, действующей в плоскости измеряемого продольного момента, и тензорезисторы 6, 7, собранные в мост, каждая балка выполнена с переменными по ее длине размерами сечения и с постоянным моментом инерции относительно нейтральной оси балки, параллельной продольной оси тензодинамометра ОО₁, высота H сечения на ближайшем к точке приложения силы конце балки больше соответствующего размера H₁ на другом ее конце, а тензорезисторы 6, 7 на балках 4, 5 расположены в точках нулевой деформациии от действующей силы Р. 6 ил.

расположен на расстоянии Ig от точ-

,-

ки О.

Измерительный элемент вьтолиен в виде рамы с симметричными балками А и 5. Нейтральные оси балок ДД, и ЕЕ, перпендикулярны нейтральной продольной оси тензодинамометра 00j-,

Бялки вьшолнены с переменными по длине 1. размерами сечения и с одинаковым моментом инерции по концам балки относительной нейтральной оси каждой балки, параллельной продольно оси тензодииамометра. Высота сечения балки h на ближайшем к точке приложения силы конце балки больше такой ж высоты h. на другом конце балки. На

наружной поверхности балок в симметричных точках А и Б наклеены тензоре зисторы 6 и 7, собранные в измерителный мост (фиг«6).

Тензодинамометр работает следующи образом.

Заменяют действие силы Р, приложеной в точке О, на измерительный элемент действием момента Pl и силой

, приложенной к элементу в точке К, расположенной в середине длины I, элемента на расстоянии Ij, от точки О приложения силы Р.

При действии момента (фиг.)

напряжения в формуле

точке А определяются по 55

G

МрГо

T-ZTL

РЬ

«ГА

(2)

где IZA момент инерции одной балки рамы в сечении Н-Н относительно своей оси ДД (фиг.З). В точке А действует сумма всех на пряжений;

Р1с1Г 2 РЬ

-гг

AI

(3)

5

0

r W

где Сд

напряжения от измеряемого продольного момента М, Из условия следует, что по длине балки ближе к центру всегда будет точка S, в которой сохранится равенство.G.

Сумма напряжений в точке S определяется по формуле (3) для точки А. Поэтому в эточ точке

CTs 0М

0

5

5 3

Таким образом, тензорезистор, помещенный в точке S, испытывает только напряжение от измеряемого продольного момента Мо Напряжения или (что одно и то же) деформации от неизмеряемой поперечной силы Р, приложенной на расстоянии IQ от измерительного элемента, равны нулю.

Переменные по длине балки размеры сечения с одинаковым моментом инерции по концам балки относительно нейтральной оси ее являются необходимым условием повышения точности измеренип. Выбор балки с большой высотой h в точ

ке А сечения Н-Н обегпечипает увели- чеш1е величины иапрпжеиия от измеряемого момента.

Уменычение в.1ссты h балки на другом ее конце при однопремеином увеличении ее ширины необходимо для обеспечения прочности рамы измерителг-ного элемента,

Одинаковый момент инерции балки по ее концам относительно нейтральной оси ее необходим для более точного и простого определения точки нуля деф.ор мации от неизмеряемых сил, вследствие упрощения расчетной схимы дефор- мации балок, а затем соответствует оптимальному cO jTiif-;:ieHni i глярчженш) п балке.

Применение ггредлагаемого тензодина мометрп iiO3Buji4t:i 11(Н|.1СИ ;ь точность измерения за счет уг-к.лпчеиня тюлезно- го сигнала и увеличит, илдежность pa6oTF:i за счит MeiibuiciiH}: величин, напряжения под тензорсзисторами от неизмеряемых компонентов.

Формула изобретения Тензодинамомстр П1)одольного. момен

та, содержащии уп;5угую систему, выполненную в - ri/ic рам.м с двумя симметричными балками, за пределами которой на продольной оси тензодинамометра расположена точка приложения поперечной силы, действующей в плоскости измеряемого продольного момента, и тензорезисторы, соединенные в мост, о т л и ч а ю ц и и с л тем, что, с целью повьш. ения точности, каждая балка выполнена с одинаковым мо

ментом инерции сечения на концах каждой балки относительно нейтральной оси, перпендикулярной продольной оси тензодинамометра, высота сучения на ближайшем к точке приложения силы конце каждой балки больше высоты сечения на другом конце, при этом геометрические размеры балок удовлетворяют соотношению

UA5

5

где 1, - длина каждой балки,

1 - расстояние от точки приложения поперечной силы до середины балок, мм;

г. - расстояние в сечении балки с наибольшей высотой от нейтральной оси одной из балок до поверхности балки, мм;

Гд - расстояние в этом же сечении от продольной оси тензодина- моментра до наружной поверхности балки, мм; - момент инерции концевого сечения балки относительно ее

гД

Izz

}1ейтральной оси, мм ; момент инерции сечения тензодинамометра, совпадаютего с концевыми сечениями балок относительно оси тензодинамометра, нейтральной, перпендикулярной по продольной оси, мм ,

а тензорезисторы размещены в точках ну- нулевой деформации от поперечной силы.

Фut.

Составитель В.Годзиковский Редактор И.Касарда Техред А.Кравчук . Корректор С.Черни

Заказ 7212/35

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьпиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг. 5

Фиг.6

Подписное