Многоканальная тензометрическая система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин
Многоканальная тензометрическая система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин может быть использована для измерения деформаций при испытаниях указанных конструкций. Система содержит тензодатчики, подключенные по полумостовой схеме к соответствующим каналам многоканальной измерительной системы. Тензодатчики имеют в своем составе рабочий и компенсационный тензорезисторы. Чувствительный элемент каждого тензорезистора выполнен в виде приклеенной на диэлектрическую основу решетки. Выводы решетки согнуты в виде гармошки и спаяны на изоляционной подложке с выводами изолированных проводов, которые через разъемы соединены с многожильным кабелем, соединяющим тензодатчики с многоканальной измерительной системой. Тензорезисторы наклеены на жесткую металлическую подложку и накрыты сверху термоизоляционной крышкой. Металлическая подложка рабочего тензорезистора жестко закреплена на металлоконструкции. Металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема. Место спайки выводов решетки и изолированных проводов в каждом тензодатчике и металлические пластины, на которые наклеены рабочие тензорезисторы, гидроизолированы. Предложенная конструкция упрощает процесс подготовки металлоконструкций к испытаниям и позволяет одновременно оценить деформации металлоконструкции в разных ее точках в условиях, наиболее приближенных для рабочего и компенсационного тензорезисторов. 1 н.з. и 3 з.п. ф-лы, 1 илл.
Полезная модель относится к измерительной технике, и, в частности, может быть использована для измерения деформаций при статических и динамических испытаниях подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин.
Известна установка для экспериментальных исследований строительных конструкций (патент на полезную модель RU 
75239, G01N 3/00, 2008 г.), которая может быть использована при однократном динамическом нагружении конструкции. Она содержит копровую установку, включающую грузосбрасыватель с испытательным грузом, исследуемый объект с установленными первичными преобразователями измерительной информации: датчики опорных реакций, датчики силы, тензорезисторы, датчики деформаций, месдозы и датчики линейных перемещений. Информация с датчиков поступает непосредственно на измерительную систему. Установка для эксперементальных исследований позволяет обеспечить испытания конструкции при действии однократного динамического нагружения. Однако данное техническое решение не позволяет оценить деформации исследуемой металлоконструкции строительно-дорожной машины в процессе статических или динамических испытаний ввиду ее больших габаритов.
Наиболее близким, принятым за прототип, является тензометрическое устройство для измерения деформаций бетона железобетонных конструкций, реализованное в патенте на полезную модель RU 76118, G01B 7/16, 2008 г. Устройство содержит тензодатчик, в состав которого входят рабочий и компенсационный тензорезисторы, накрытые сверху термоизоляционной крышкой и соединенные через многожильный кабель с многоканальной измерительной системой по полумостовой схеме. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу. Выводы решетки, согнутые в виде гармошки, спаяны с выводами изолированных проводов, а в месте спайки изолированная подложка. Рабочий тензорезистор в прототипе закреплен с помощью клея непосредственно на исследуемой железобетонной конструкции. Компенсационный тензорезистор наклеен на металлическую подложку, которая, в свою очередь, наклеена на диэлектрическую подкладку, а последняя - на бетон исследуемого образца. Поскольку компенсационный тензарезистор не связан непосредственно с исследуемой конструкцией, исключается влияние температуры на результаты измерения деформаций бетона железобетонной конструкции и повышается достоверность полученных результатов. Однако подготовка к измерениям деформаций конструкции с помощью устройства по прототипу имеет ряд сложностей при испытании громоздких строительных машин, поскольку надо наклеить рабочий тензорезистор на исследуемую металлоконструкцию с припаянными выводами многожильного кабеля, что не позволяет осуществить проверку работоспособности системы в лабораторных условиях.
Поэтому использование подобного тензометрического устройства в составе многоканальной измерительной системы не обеспечит для металлоконструкций эффективного технологического процесса по подготовке и проведению испытаний. При установке тензометрического устройства на металлоконструкцию, на тензометрическое устройство более значительно воздействуют климатические погодные условия, в частности: влажность, перепады температуры, осадки, в сравнении с прототипом и, как следствие, ухудшается качество наклеивания тензорезистора на исследуемой металлоконструкции и, в итоге - качество измерения. Кроме того затруднены работы по монтажу и проверке качества установки датчика на металлоконструкцию, которая в общем случае, представляет собой крупногабаритную многометровую строительно-дорожную машину.
Задача полезной модели - оценить деформации исследуемой металлоконструкции строительно-дорожной машины в процессе статических или динамических испытаний и повысить технологичность процесса подготовки и проведения испытаний с учетом особенностей объекта исследования. Технический результат заключается в повышении эффективности оценки деформаций металлоконструкции строительно-дорожной машины путем измерения одновременно в разных точках испытуемого объекта и создания наиболее приближенных условий для компенсационного и рабочего тензорезисторов.
Задача решена следующим образом.
Общим с прототипом является то, что заявляемая многоканальная система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин содержит многоканальную измерительную систему и тензодатчик, состоящий из рабочего тензорезистора и компенсационного тензорезистора, наклеенного на жесткую металлическую подложку, которые накрыты сверху термоизоляционной крышкой и соединены с указанной измерительной системой по полумостовой схеме. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде приклеенной на диэлектрическую основу решетки, выводы которой, согнутые в виде гармошки, спаяны на изоляционной подложке с выводами изолированных проводов, свободные концы которых жестко закреплены вблизи тензорезисторов и через многожильный кабель соединены с многоканальной измерительной системой.
В отличие от прототипа система содержит дополнительные тензодатчики, подключенные по полумостовой схеме к соответствующим каналам многоканальной измерительной системы и выполненные аналогично первому тензодатчику, и дополнительно содержит разъемы, посредством которых изолированные провода тензодатчиков соединены с многожильным кабелем. Каждый тензодатчик снабжен металлической пластиной, которая жестко, с помощью контактной сварки, закреплена на металлоконструкции, а рабочий тензорезистор наклеен на эту металлическую пластину, причем металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема, место спайки выводов решетки и изолированных проводов в каждом тензодатчике и металлические пластины, на которые наклеены рабочие тензорезисторы, гидроизолированы. В качестве многоканальной измерительной системы использован измерительно-вычислительный комплекс MIC-400. Металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема с помощью двухстороннего скотча. Для гидроизоляции место спайки выводов решетки и изолированных проводов покрыто эпоксидной смолой, а металлические пластины покрыты слоем гидроизоляционного клея.
Полезная модель обладает новизной, поскольку из уровня техники не известно тензометрических систем, характеризующихся той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемое устройство.
Наличие разъемов и выполнение тензорезисторов на твердой металлической подложке обеспечивают тензодатчику сплошную жесткую конструкцию, которую легко установить в любой точке на исследуемой конструкции, а затем посредством многожильного кабеля, который соединен не непосредственно с тензодатчиками, а через разъемы и может быть любой длины в зависимости от габаритов конструкции, подсоединить к измерительной системе. Наличие нескольких тензодатчиков в системе позволяет одновременно измерить деформации в разных точках исследуемой конструкции, что повышает эффективность оценки состояния металлоконструкции в процессе испытаний. На эффективность исследования влияет также то, что и рабочий и компенсационный тензорезисторы установлены на металлических подложках, т.е. находятся в равных условиях.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведен общий вид предлагаемой многоканальной тензометрической системы для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин.
К металлоконструкции 1, с помощью контактной сварки, крепится металлическая пластина 2, на которой наклеен рабочий тензорезистор. Тензорезистор, состоит из чувствительного элемента 3, выполненного в виде решетки и диэлектрической основы 4. Выводы 5 чувствительного элемента 3, на изоляционной подложке 6 припаяны к изолированным проводам 7, которые припаиваются к контактам разъема 8. Компенсационный тензорезистор имеет аналогичную конструкцию, он включает чувствительный элемент 9, приклеенный на диэлектрическую основу 10. Выводы 11 чувствительного элемента 9, на изоляционной подложке 12 припаяны к изолированным проводам 13, но металлическая подложка 14 компенсационного тензорезистора закреплена, например с помощью двухстороннего скотча, в корпусе соответствующего разъема 15. Провода 13 компенсационного тензорезистора по полумостовой схеме припаяны к разъему 15, куда припаиваются проводники многожильного кабеля 16, который подключается к измерительной системе 17. Количество тензодатчиков ограничивается количеством каналов измерительной системы.
В ходе подготовки к испытанию компенсационные тензорезисторы устанавливаются в корпуса соответствующих разъемов, устанавливаемых в непосредственной близости с точками измерения. К многоканальной измерительной системе через многожильные экранированные кабеля подключаются ответные части разъемов. Рабочие тензорезисторы наклеиваются на металлические пластины с защитным покрытием в виде гидроизоляционного клея и креплением проводников с помощью эпоксидной смолы, подключаются к ответным частям соответствующих разъемов с компенсационными тензорезисторами. Это позволяет провести проверку функционирования полностью укомплектованной к эксперименту многоканальной измерительной системы в лабораторных условиях с высоким качеством. Затем проверенные тензодатчики при помощи контактной сварки привариваются к точкам измерения на металлоконструкции. Этим обеспечивается технологичность процесса подготовки испытания и обеспечивается высокое качество процесса измерения. Использование многоканальной измерительной системы позволяет измерить деформацию металлоконструкции строительной машины одновременно в n-точках, максимальное количество точек измерений ограничивается количеством каналов измерительной системы.
При статическом или динамическом нагружении металлоконструкции измеренные значения деформаций записываются в виде файла в компьютерной измерительной системе MIC-400. Таким образом за счет повышения технологичности процесса подготовки и проведения испытаний и учета особенностей объекта исследования повышается достоверность результатов испытаний металлоконструкций строительно-дорожных машин.
1. Многоканальная тензометрическая система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин, содержащая многоканальную измерительную систему и тензодатчик, состоящий из рабочего тензорезистора и компенсационного тензорезистора, наклеенного на жесткую металлическую подложку, которые накрыты сверху термоизоляционной крышкой и соединены с указанной измерительной системой по полумостовой схеме, при этом каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде приклеенной на диэлектрическую основу решетки, выводы которой, согнутые в виде гармошки, спаяны на изоляционной подложке с выводами изолированных проводов, свободные концы которых жестко закреплены вблизи тензорезисторов и через многожильный кабель соединены с многоканальной измерительной системой, отличающаяся тем, что она содержит дополнительные тензодатчики, подключенные по полумостовой схеме к соответствующим каналам многоканальной измерительной системы и выполненные аналогично первому тензодатчику, и дополнительно содержит разъемы, посредством которых изолированные провода тензодатчиков соединены с многожильным кабелем, при этом каждый тензодатчик снабжен металлической пластиной, которая жестко, например с помощью контактной сварки, закреплена на металлоконструкции, а рабочий тензорезистор наклеен на эту металлическую пластину, причем металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема, место спайки выводов решетки и изолированных проводов в каждом тензодатчике и металлические пластины, на которые наклеены рабочие тензорезисторы, гидроизолированы.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве многоканальной измерительной системы использован измерительно-вычислительный комплекс MIC-400.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема с помощью двухстороннего скотча.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что для гидроизоляции место спайки выводов решетки и изолированных проводов покрыто эпоксидной смолой, а металлические пластины покрыты слоем гидроизоляционного клея.
