Устройство для измерения контактных напряжений Советский патент 1977 года по МПК G01L1/04 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к текзоматрической аппаратуре, и может быть использовано при исследованиях прзссоэ обработки металлов давлением, например для определения велкчияи и направления контактных напряжений при прокатке, волочении, штамповке и других методах обработки давлением.

Известно устройство для измерения контактных напряжений, выполненное э виде полой цилиндрической мессдозы с контактным штифтом, рабочим участком и тенэорезисторами на рабочем участке 1 .

Недостатком данной конструкции является то, что действуюЕцие на торец контактного штифта со стороны металла нсэрмальные и касательное усилия воспринимаются одним и тем же рабочим участком мессдозы и возникающие в нем напрянения и пропорциональные им упругие деформации сжатия и изгиба, измеряемые с помощью тензорезисторов, накладываются друг на друга и не могут быть точно разграничены и определены в отдельности.

Известно и другое устройство для измерения компонентов напряжений, действующих при обработке металлов давлением н& повархности контакта и струмента с металлом, выполненноа в вид© ступенчатого штифт«, устаковлвнного на шариках. 11ентроаочными сдариками 5 штифт устанавливается э отверстии и фиксируется в этом положений, а опорный шарик передает осевую нагрузку на стакан радиальной г ессдоэы. Рабочие шарики передают усилия от контактных

10 сил трения на лепестки чувствительных э..;зментов 2 j .

Недостатком данной конструкции является невозможность одновременного измерения удельных сил трения и сил

15 нормального давления. Необходимость достаточно жесткой фиксации шарика ли мессдозы в пространстве путем ик аажатия установочными винтами делает невозможным измерение сжимающего усилия

20 через штифт, а снижение усилия saxaтия до порога чувствительности мессдозы приводит к нарушению положения штита к, как следствие, к невозмокиости точности измерения сил трения.

25 Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности измерения касательных напряжений.

Указанная цель достигается там, что устройство снабжено дополнительной

30 мессдозой, выполненной в виде полого

цилиндра, установленного в корпусе концентрично основной мессяозе так-им образом, что один №3 его .о.в ж естко связан с корпусом, а другай кон-ец через промежуточные шарики с нару-кной поверхностью мессдозы.

На черт-еже изобраиоен продольный разрез предлагаемого устройс-тза, вмонтированного в прокатный валок посред СТВ0М пе:ре ходнор-о с-та-ггса-на.

УстроЙгеФв.о соет-0Я-т и-з SHtyTtipeirfHiero трубч-атожо элемей-т-а с кЭНдаактным ш.тафтом 1 , гео:н чески:м 2 и ра бочмм 3 участками и О:П:©Р ЫМ вкл-а-дшмем 4. Внут ре;н НИИ элемвн т устайовлен COOG-H-G в н-ару-жном тру-бча-том элементе с рабочим участком 5 и местом для кре-пледаия всей мессдозы 6, Фик-сиров.ание вщ-ут рен-него элемента в -радиальном и осевом напранлениян ос,ущест вЛяется с помощью проб;ки-подпятника 7 и шари.ка 8, во.сприяимаивдих нормальную нарруз«у к а шт-ифт 1. Радиалвному смещению х-востови;ка внутреннего элемен.та препятствуют кон-усные расточки под шарик в опорном в-кэт адыше 4 и пр.о:бк:е- подпят-нике 7, Со стороны штифт-а внуТреННий элемент за-фиж-сиров-ан в н аружном с помащш ,ради-алвной колъцев.о:й оп.оры и-э шарйкйе 9, .расположенных вплотную .ДРУГк По периметру Есонического участка .2. Шарики удерживаются в рабочем положении с небольшим натягом посредством; например гайки 10 с упругой прокладкой 11 (картон, резина и др.). Конструкция опоры позволяет передавать касательное усилие, приложенное к торцу штифта, на наружный элемент в любом направлении, наряду с этим наличие конического участка препятствует выдвиганию внутреннего элемента из мессдозы. Мессдоза в це лом крепится донной частью в промежуточном стакане (или непосредственно в валке) с помощью гайки 12, причем посадочное место 6 обеспечивает равномерный зазор между штифтом и отверстием для его выхода на уровен.ь поверхности обрабатывающего инструмента. На рабочих участках 3 и 5 внутрен-него и наружного элементов.укреплены известными способами тензор.езисторы для измерения, соответственно, деформацией сжатия и деформации иэгиба, nponopuH ональных нормальному и касательному контактным напряжениям. Тензорезист.оры соединены по схемам полумоста или полного моста. В измерительные диагонали мостов через, электронный усилитель включаются шлейфы осциллографа.

Устройство работает сЛедуюш м обра

При пластической деформации металла

в процессе обработки давлением нормальные контактные напряжения , воспринимаемые тopцo 5 штифта 1 . передаются рабочему участку 3 внутреннего элемента и упруго сжимают его вместе с тензорезИСторами , Зто вызывает рассогласование Прадза-рительно сбаланскоованного моста, сигнал которого поступает s услитель. Во время сжатия внутреннего элемента происходит обкатывание шариков 9 радиальной опоры между коническим s-H-ECTKOM 2 и полостью наружногоэлемента в стороны их расклинивания, ч-то И1С--ключает восприятие этим элеменТ0М осе-в-ой нагрузки ,

Касатель-ные нап-ря ения ,- действующие на торец шт-и-фта 1 , посредс-твом радиал-ьной ш-арико-вой опоры передаются каружном-у элементу f рабочий участок 5 которого подвергается изгибу, а его слои, несущие текзорезисторы, с одной стороны - растягиваются, а с другой - сжимаются. Это приводит к разбалансумостовой схемы и созданию соответствующего сигнала, который поступает в усилитель. Внутракний элемент, перед-ающий касательное усилие, при упругой деформации наружного элемента поворачивается вокруг шарикового упора 8 и сам практически не испытывает д е форма--ц-й и и з Р-я б а .

Таким -абразомуконструкция предлагаемого устройства позволяет осуществить раздельное нагружекие рабочих участко-в упругих элементов массдозы сж-имаюшлми и изгибающими усилиями, что, в свою очередь, обеспечивает повышение точности измерения нормальной и касательной составляющих контактных напряжений.

Формула изобретения

Устройство для измерения контактных н апр яже н и и, с оде рк аще е у с т а в о вл е н н ую в корпусе мессдозу, вза модействующун; через стальной ш-арик с контактным щтифтом, отличающееся тем, что, с .целью обеспечения возможности измерения касательных напряжений, оно снабжено дополнительной мессдозой, выполненной в -виде полого цилиндра, установленного в корпусе концентрично основной месс-дозе таким образом, что один .КЗ его концов жестко связан с корпусом., а другой конец через промежуточные шарики - с наружной поверхностью мессдозы

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Чекмарев А.П., Ольдзиевский С.А. Методы исследования процессов прокатки. Металлургия, 1969, с.257-259.

2.Авторское свидетельство №2388.16, кл, G са L 1/04, 13.11.67,