RU55470U1

RU55470U1 - POWER MEASURING DEVICE

Info

Publication number: RU55470U1
Application number: RU2006104862/22U
Authority: RU
Inventors: Станислав Михайлович Бастраков; Юрий Алексеевич Денисов; Владимир Петрович Наумов; Валентина Ивановна Макаревич
Original assignee: Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и монет быть использована при статических, повторно-статических испытаниях на прочность, например, авиационных конструкций и их элементов.The utility model relates to test equipment and coins to be used in static, repeated-static strength tests, for example, aircraft structures and their elements.

Силоизмерительное устройство решает задачу повышения стабильности результатов измерения малых нагрузок.The force measuring device solves the problem of increasing the stability of the results of measuring small loads.

Это достигается тем, что упругий элемент 1 выполнен в виде плоского кольца с разрезом 2 по радиусу. Детали 3 силоприемной части, прикреплены у кромок разреза и через свои отверстия с помощью крепежа включают устройство в силонагружающую цепочку. Центры отверстий деталей силоприемной части и центр упругого элемента расположены на одной оси перпендикулярной плоскости упругого элемента. Эта ось совпадает с осью действия нагрузки.This is achieved by the fact that the elastic element 1 is made in the form of a flat ring with a cut 2 along the radius. Details 3 of the power receiving part are attached at the edges of the cut and through their holes with the help of fasteners include the device in a load-bearing chain. The centers of the openings of the parts of the force-receiving part and the center of the elastic element are located on the same axis perpendicular to the plane of the elastic element. This axis coincides with the axis of the load.

На поверхности упругого элемента прикреплены тензометрические датчики 5. которые измеряют касательные напряжения от момента кручения, действующего в сечениях упругого элемента.5. Strain gauges 5. are attached to the surface of the elastic element. They measure the shear stresses from the torsion moment acting in sections of the elastic element.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для измерения силы при испытаниях на прочность, например, авиационных конструкций и их элементов.The utility model relates to test equipment and can be used to measure strength during strength tests, for example, aircraft structures and their elements.

Известно изобретение "Датчик для измерения силы давления и/или растяжения" (п. №0301109 ЕПВ (ЕР), МКИ 4 G 01 L 1/22, 1/26; G 01 G 3/14).The invention is known "Sensor for measuring pressure and / or tensile forces" (p. No. 0301109 EPO (EP), MKI 4 G 01 L 1/22, 1/26; G 01 G 3/14).

Датчик состоит из центрального элемента и трех, расположенных под углом 120° один к другому по окружности центрального элемента, радиальных элементов для передачи усилий. На свободных концах радиальных элементов выполнены опорные поверхности.The sensor consists of a central element and three radial elements for transmitting forces located at an angle of 120 ° to one another around the circumference of the central element. Supporting surfaces are made at the free ends of the radial elements.

На элементах расположены тензометрические датчики, которые измеряют усилия, воздействующие на центральный элемент вдоль его оси.Strain gages are located on the elements, which measure the forces acting on the central element along its axis.

Недостатком такого датчика является то, что он требует стационарной установки, для него необходима специальная опорная поверхность.The disadvantage of this sensor is that it requires a stationary installation, it needs a special supporting surface.

Известно также изобретение "Силоизмерительное устройство с кольцевым упругим элементом" (3. №3812860 ФРГ (ДЕ). МКИ 4 G 01 L 1/22, 3/04; G 01 N 3/22).The invention is also known "Force measuring device with an annular elastic element" (3. No. 3812860 Germany (DE). MKI 4 G 01 L 1/22, 3/04; G 01 N 3/22).

Устройство содержит силоприемную часть, на которую воздействует усилие через шток; создающую реакцию опоры, опорную часть, на которую воздействует усилие для базирования устройства; кольцевой упругий элемент, скручиваемый под воздействием измеряемого усилия, и расположенный между силоприемной и опорной частями; тензометрические датчики, прикреплены к поверхности упругого элемента; первую и вторую кольцевые стенки, соединяющие с фланцами силоприемную и опорную части упругого элемента.The device contains a power receiving part, which is affected by the force through the rod; creating a reaction of the support, the support part, which is affected by the force for the base of the device; an annular elastic element twisted under the influence of the measured force, and located between the force receiving and supporting parts; strain gauges attached to the surface of the elastic element; the first and second annular walls connecting the receiving and supporting parts of the elastic element with the flanges.

Недостатками такого устройства является то, что оно воспринимает усилия только в одном направлении, т.к. шток жестко зафиксирован; для устройства необходима стационарная опорная площадка; конструкция устройства не позволяет производить монтаж его в разрыв силовой цепи.The disadvantages of such a device is that it perceives efforts in only one direction, because the stem is rigidly fixed; the device needs a stationary reference platform; the design of the device does not allow mounting it in a power circuit break.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является изобретение «Силоизмерительное устройство» (патент №2247952, МКИ G 01 L 1/22).The closest in technical essence to the claimed utility model is the invention "Force measuring device" (patent No. 2247952, MKI G 01 L 1/22).

Устройство содержит силоприемную часть в виде штока и двух перемычек. Шток через перемычки соединен с кольцевым упругим элементом, на котором прикреплены тензометрические датчики. Упругий элемент установлен на опорную часть.The device contains a power receiving part in the form of a rod and two jumpers. The rod through the jumpers is connected to an annular elastic element on which strain gauge sensors are attached. The elastic element is mounted on the supporting part.

Опорная часть состоит из двух стоек, расположенных на оси перпендикулярной оси перемычек, и опорного кольца. Шток выполнен с наружной резьбой для подсоединения к силонагружающему устройству, а опорное кольцо имеет резьбу на внутренней поверхности для подсоединения к ответной части силовой цепи.The support part consists of two posts located on the axis of the perpendicular axis of the jumpers, and a support ring. The rod is made with an external thread for connection to a force-loading device, and the support ring has a thread on the inner surface for connection to the reciprocal part of the power circuit.

Недостатком такого устройства является то, что датчик с такой конструкцией нельзя использовать для измерения малых нагрузок, так как снижается стабильность результатов измерений из-за несоответствия чувствительности.The disadvantage of this device is that a sensor with such a design cannot be used to measure small loads, since the stability of the measurement results is reduced due to a mismatch in sensitivity.

Решаемой задачей предлагаемой полезной модели является повышение стабильности результатов измерений малых нагрузок при прочностных испытаниях, например, усталостных.The solved problem of the proposed utility model is to increase the stability of the results of measurements of small loads during strength tests, for example, fatigue.

Решение задачи достигается тем, что упругий элемент выполнен в виде плоского кольца с разрезом по радиусу, а силоприемная часть состоит из пары одинаковых деталей с круглыми сквозными отверстиями, установленных симметрично у кромок разреза кольцевого упругого элемента, причем одна деталь установлена на верхней поверхности упругого элемента, а другая - на нижней поверхности упругого элемента, при этом центры отверстий на деталях силоприемной части и центр кольцевого упругого элемента расположены на одной оси перпендикулярной плоскости упругого элемента.The solution to the problem is achieved by the fact that the elastic element is made in the form of a flat ring with a cut along the radius, and the force-receiving part consists of a pair of identical parts with round through holes installed symmetrically at the edges of the cut of the annular elastic element, and one part is mounted on the upper surface of the elastic element, and the other on the lower surface of the elastic element, while the centers of the holes on the parts of the force-receiving part and the center of the annular elastic element are located on the same axis of the perpendicular plane elastic element.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 "Силоизмерительное устройство".The essence of the utility model is illustrated in figure 1 "Force measuring device".

Устройство содержит плоский кольцевой упругий элемент 1 с разрезом 2 по радиусу, силоприемную часть из пары одинаковых деталей 3 со сквозными отверстиями 4, тензорезисторные датчики 5.The device comprises a flat annular elastic element 1 with a slit 2 along the radius, a force receiving part of a pair of identical parts 3 with through holes 4, strain gauge sensors 5.

Упругий элемент 1 с разрезом по радиусу представляет собой винтовую пружину с одним витком и прямоугольным поперечным сечением. Центры отверстий на деталях силоприемной части и центр упругого элемента находятся на оси перпендикулярной плоскости упругого элемента. Эта ось совпадает с осью, по которой действует прилагаемая нагрузка со знаком (+) или (-). Отверстия на деталях силоприемной части предназначены для монтажа с помощью крепежа силоизмерительного устройства в разрыв силонагружающей цепочки.The elastic element 1 with a cut along the radius is a coil spring with one coil and a rectangular cross-section. The centers of the holes on the parts of the force-receiving part and the center of the elastic element are located on the axis perpendicular to the plane of the elastic element. This axis coincides with the axis along which the applied load acts with a sign (+) or (-). The holes on the parts of the power receiving part are intended for mounting by means of fasteners of the power measuring device into the gap of the load-bearing chain.

Устройство работает следующим образом. Нагрузки Р от силонагружающего устройства воспринимаются силоприемной частью через детали 3. При этом кромки The device operates as follows. The loads P from the load-loading device are perceived by the force-receiving part through the parts 3. In this case, the edges

разреза упругого элемента начинают перемещаться по вертикали относительно друг друга в разные стороны, будь нагрузка со знаком (+) или (-).section of the elastic element begin to move vertically relative to each other in different directions, whether the load with a sign (+) or (-).

Выбор модели конструкции и работы устройства сделаны с учетом расчетов, приведенных в учебном пособии: Феодосьев В.И., Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов, изд-во "Наука", Москва, Главная редакция физико-математической литературы, 1967 г., стр.176-178.The choice of the design model and operation of the device was made taking into account the calculations given in the manual: Feodosiev VI, Selected Problems and Questions on the Resistance of Materials, Nauka Publishing House, Moscow, Main Edition of Physics and Mathematics Literature, 1967, pg. 176-178.

При приложении нагрузки к устройству в поперечном сечении действует только момент кручения.When a load is applied to the device in cross section, only the torsion moment is valid.

На поверхности упругого элемента наклеены тензометрические датчики перпендикулярно друг к другу. Такая схема наклейки датчиков выбрана для измерения касательных напряжений от момента кручения. Выбор места наклейки датчиков произволен.Strain gauges are glued perpendicular to each other on the surface of the elastic element. This sensor sticker circuit is selected for measuring shear stresses from the moment of torsion. The choice of the location of the sensor stickers is arbitrary.

Датчики соединяются в мостовую схему. Сигналы, вырабатываемые измерительным мостом с промежуточным усилением, подаются на прибор-регистратор, назначением которого является регистрация результатов измерений или на вход ЭВМ для непосредственной обработки и анализа в процессе эксперимента.Sensors are connected to a bridge circuit. The signals generated by the measuring bridge with intermediate amplification are fed to the recorder, the purpose of which is to register the measurement results or to the input of a computer for direct processing and analysis during the experiment.

Перед установкой в разрыв силовой цепи силоизмерительное устройство градуируют на специальной установке с помощью образцовых средств измерений.Before installing in the gap of the power circuit, the force measuring device is graduated on a special installation using exemplary measuring instruments.

Сравнивая предложенную полезную модель с прототипом, можно сделать вывод, что данное силоизмерительное устройство имеет простую конструкцию, легкосъемное, что позволяет использовать его в труднодоступных местах на испытательных установках или в маленьком рабочем пространстве.Comparing the proposed utility model with the prototype, we can conclude that this load-measuring device has a simple design, easy to remove, which allows it to be used in hard-to-reach places on test facilities or in a small workspace.

Стабильные характеристики силоизмерительного устройства при измерении малых нагрузок позволяют использовать его для непрерывного автоматического контроля нагружения. Кроме того, использование такого устройства удобно и тем, что можно применять унифицированную аппаратуру для испытаний на прочность.The stable characteristics of the load-measuring device when measuring small loads allow it to be used for continuous automatic control of loading. In addition, the use of such a device is also convenient because it is possible to use standardized equipment for testing strength.

Claims

A force measuring device containing an annular elastic element, strain gauges attached to the surface of the elastic element, a power receiving part, characterized in that the elastic element is made in the form of a flat ring with a cut along the radius, and the power receiving part consists of a pair of identical parts with round through holes installed symmetrically at the cut edges of the annular elastic element, with one part mounted on the upper surface of the elastic element and the other on the lower surface of the elastic element That, while the centers of the holes on the parts of the power receiving part and the center of the annular elastic element are located on the same axis perpendicular to the plane of the elastic element.