Устройство для градуировки тензодатчиков

 

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для исследования тензочувствительности тензодатчиков. Цель изобретения - повышение производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба. Устройство содержит вакуумную камеру 1, две опоры 2 и 3 внутри камеры, консольно закрепленные на опорах упругие тензобалки 4 - 7. Продольные оси четырех тензобалок образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами 2 и 3, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы. Механизм нагружения свободных концов тензобалок 4 - 7 выполнен в виде системы маховик 12 с центральным сквозным отверстием - шток 9 с двумя кольцами 10 и 11 - толкатель 8. Изгиб тензобалок осуществляется толкателем 8. Тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу и разной толщины. Данное компактное устройство легко использовать для определения чувствительности тензодатчиков в широком диапазоне температур. Для этого нижняя часть его вводится в сосуд Дьюара с жидким азотом или в тепловую камеру. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к тензометрии и может быть использовано для исследования тензочувствительности тензодатчиков.

Известно устройство для градуировки тензодатчиков [1], содержащее блок тарировочных балок, в котором установлены две балки с наклеенными тензодатчиками. Балки деформируют уменьшением или увеличением расстояния между их свободными концами с помощью хомута.

Известно устройство для градуировки тензодатчиков [2], содержащее упругую балку, лежащую на опорах и нагружаемую роликами. Нагрузка передается на ролики с помощью рычага. Нагружается балка поворотом маховика.

Недостатком указанных устройств является низкая производительность и точность градуировки.

Известно также устройство для градуировки [3], содержащее вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном. Устройство снабжено полой емкостью с трубопроводами для подвода хладагента, закрепленной на опоре, электрическим нагревателем, размещенным на той же опоре. Нагрузочное устройство выполнено в виде манипулятора и комплекта сменных грузом.

Недостатком известного решения является низкая производительность и точность градуировки, что связано с ограниченностью числа тензобалок, вида и интервала деформаций, нестрогой реализацией схемы чистого изгиба тензобалки.

Целью изобретения является повышение производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба тензобалок.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном, дополнительно установлены следующие элементы. Устройство снабжено второй опорой внутри камеры, а снаружи - держателем со сквозным резьбовым отверстием, жестко связанным с корпусом камеры. В корпусе камеры выполнено направляющее отверстие. Тензобалки в количестве четырех расположены в плоскости, перпендикулярной общей оси резьбового и направляющего отверстий, так, что их продольные оси образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы.

Механизм нагружения выполнен в виде системы маховик с центральным сквозным отверстием - шток с двумя кольцами - толкатель. Шток установлен с возможностью продольных перемещений в направляющем отверстии корпуса и в отверстии маховика. Последний установлен в резьбовом отверстии держателя с возможностью попеременного опирания на кольца, жестко закрепленные с двух сторон маховика на одном конце штока, второй конец штока внутри камеры связан с толкателем, выполненным с возможностью опирания на свободные концы тензобалок. В предложенном устройстве тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу, а также разной толщины.

На фиг.1 приведено устройство для градуировки тензодатчиков, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для градуировки тензодатчиков содержит вакуумную камеру 1, опоры 2 и 3 внутри камеры, консольно попарно закрепленные на них упругие тензобалки 4-7, толкатель 8, шток 9, кольца 10 и 11, жестко закрепленные на штоке 9, маховик 12, установленный в резьбовом отверстии держателя 13 с возможностью попеременного опирания на кольца 10 и 11. Держатель 13, в свою очередь, жестко связан с корпусом 14 камеры. Ввод штока 9 в вакуумную камеру 1 герметизирован сильфоном 15. Конец штока 9 внутри камеры связан с толкателем 8.

В корпусе 14 камеры выполнено направляющее отверстие 16. Тензобалки 4-7 расположены в плоскости, перпендикулярной общей оси резьбового (в держателе 13) и направляющего 16 отверстий. При этом продольные оси тензобалок 4-7 образуют стороны условного квадрата (фиг.2), на одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами 2 и 3, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы. Прокладки 17 служат для герметизации вакуумной камеры 1 при поджатии ее к корпусу 14 посредством болтов и гаек. В верхней части устройства шток 9 герметично и жестко связан с пробкой 18, через которую проведены электровводы (медные и константановые проволочки), укрепленные снаружи к пробке 18 с помощью эпоксидной смолы. В пробке 18 герметично и жестко установлен патрубок 19 для откачки воздуха и создания вакуума в камере.

Шток 9 выполняет три функции: во-первых, передает механическое воздействие от маховика 12 к толкателю 8, во-вторых, по его внутренней полости осуществляется откачка воздуха и, в третьих, внутри штока 9 проходят электровводы, соединенные с электродами образцов 20, наклеенных на тензобалках 4-7. Тензобалки могут быть выполнены равного сопротивления изгибу и разной толщины. Толкатель 8 выполнен с возможностью опирания на свободные концы тензобалок: имеет по паре выступов 21 и 22, между которыми расположены свободные концы тензобалок 4-7. Наличие выступов 21 и 22 позволяет огибать тензобалки 4-7 как выпуклостью вниз, так и выпуклостью вверх при движении штока 9 вверх или вниз соответственно.

Элементы 1 и 14 устройства изготовлены из латуни, остальные - из стали.

При работе в диапазоне температур нижнюю часть устройства до уровня корпуса 14 погружают в камеру тепла или холода. Для того, чтобы температура в верхней части устройства на уровне маховика 12 была близка к комнатной (для снижения погрешности), шток 9 и элементы держателя 13 делают достаточно длинными (не менее 20 см).

Устройство работает следующим образом.

Тензобалки 4-7 с наклеенными тензодатчиками 20 жестко устанавливают на опоры 2 и 3 таким образом, чтобы между узкими концами тензобалок и выступами 21 и 22 толкателя 8 оставался небольшой зазор (30-50 мкм), т.е. с узкого конца тензобалки жестко не крепятся. Далее подсоединяют электровводы к образцу. Создают вакуум откачкой через патрубок 19.

Для получения деформации растяжения или сжатия вращают маховик 12 по или против часовой стрелки. Так как маховик 12 установлен в резьбовом отверстии держателя 13, то он имеет возможность вертикального смещения при своем вращении. Вследствие этого маховик 12 упирается в кольцо 10 или 11, что приводит к смещению штока 9 вдоль своей продольной оси и толкателя 8 вниз или вверх. Тензобалки 4-7 при этом изгибаются выпуклостью вверх или вниз.

Величина относительной деформации определяется по соотношению: = где V_о - прогиб; h - толщина; и l - длина тензобалки. Прогиб V_о определяют по углу поворота маховика 12 при известном шаге его резьбы.

Сопротивление тензодатчика измеряют, например, 4-электродным методом с помощью потенциометра. По отношению величины изменения сопротивления тензодатчика к величине относительной деформации определяют коэффициент чувствительности тензодатчика.

Предложенное устройство является компактным, тензобалки легко могут подвергаться охлаждению или нагреву в широком интервале температур с высокой точностью. При охлаждении нижняя часть (до уровня корпуса) устройства вводится в сосуд Дьюара и охлаждается жидким азотом; нагревание осуществляется с помощью электрической печи, терморегулирование которой осуществляется с точностью 0,05 К. Использование тензобалок разной толщины, при одной и той же величине их прогиба, дает возможность одновременно определить изменение сопротивления образцов в различных диапазонах деформаций.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕНЗОДАТЧИКОВ, содержащее вакуумную камеру, опору внутри камеры, консольно закрепленные на опоре упругие тензобалки и механизм нагружения изгибом свободных концов тензобалок, ввод которого в камеру герметизирован сильфоном, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности градуировки путем реализации схемы чистого изгиба тензобалок, оно снабжено второй опорой внутри камеры, а снаружи - держателем со сквозным резьбовым отверстием, жестко связанным с корпусом камеры, в корпусе камеры выполнено направляющее отверстие, тензобалки в количестве четырех расположены в плоскости, перпендикулярной к общей оси резьбового и направляющего отверстий, так, что их продольные оси образуют стороны условного квадрата, на концах одной диагонали которого тензобалки попарно закреплены опорами, а к концам другой диагонали направлены их свободные концы, механизм нагружения выполнен в виде системы маховик с центральным сквозным отверстием - шток с двумя кольцами - толкатель, шток установлен с возможностью продольных перемещений в направляющем отверстии корпуса и в отверстии маховика, последний установлен в резьбовом отверстии держателя с возможностью попеременного опирания на кольца, жестко закрепленные с двух сторон маховика на одном конце штока, другой конец штока внутри камеры связан с толкателем, выполненным с возможностью опирания на свободные концы тензобалок.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тензобалки выполнены равного сопротивления изгибу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тензобалки выполнены разной толщины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2