- •Федеральное агенство по образованию рф
- •1. Классификация средств измерения силы
- •2. Механические динаномемтры
- •2.1. Рычажные динамометры
- •2.2. Пружинные динамометры
- •2.3. Поршневые (гидравлические) динамометры
- •3. Электромеханические динамометры
- •3.1. Динамометры с тензодатчиками
- •3.2. Динамометры с индуктивными преобразователями
- •3.3. Динамометры с ѐмкостными преобразователями
- •3.4. Динамометры с пьезоэлектрическими преобразователями
- •3.5. Динамометры с вибрационно-частотными преобразователями
2. Механические динаномемтры
2.1. Рычажные динамометры
Принцип действия механических динамометров заключается в уравновешивании измеряемой силы с помощью системы рычагов, меньшим грузом или силой упругости деформируемого элемента.
Рис. 2.1. Измерение силы с помощью рейтерных весов:
1 — рычаг 2-го рода; 2 — опора; 3 — рейтер, подвижный груз
В рычажном динамометре рейтерного типа (рис. 2.1) измеряемая сила Р, приложенная к малому плечу l1, уравновешивается меньшим грузом Q (рейте-ром — подвижным грузом), перемещающимся на большем плече рычажного устройства до момента возникновения равновесия (плечо l2). Величина плеча l2является мерой измеряемой силы.
На рис. 2.2 приведена принципиальная схема маятникового динамомет-ра, который представляет собой угловое коромысло АОВ, к малому плечу ко-торого приложена измеряемая сила Р, на конце большого плеча R закреплен груз Q.
Рис. 2.2. Схема маятникового динамо-метра
В момент равновесия возникает равенство:
Угол α служит мерой измеряемой силы, что отмечается на шкале с по-мощью указателя.
Маятниковые динамометры значительно уступают по точности динамометрическим головкам (рис. 2.3), которые с помощью промежуточных рычагов, уменьшающих передаваемое усилие, могут быть приспособлены для измерения сил практически любой величины, допуская при этом погрешность не более
±0,2 %.
Здесь основной сравнивающий узел — квадрант 3 подвешен на двух гибких лентах к кронштейну 4. Измеряемая сила Р через грузоприемный рычаг 1 и ленту 2 передается на этот квадрант, который, имея противовес, каждый раз занимает положение, определяемое равенством моментов от измеряемой силы и от противовеса. При этом величина приложенной к динамометру силы определяется по указателю 7, соединенному с квадрантом 3. Постоянное натяжение ленты 5 обеспечивается грузиком 8.
Рис. 2.3. Схема весовой (динамо-метрической) головки:
1 — грузоприемный рычаг; 2, 5, 9 — лен-ты; 3 — квадрант; 4 — кронштейн; 6 — барабан; 7 — указательная стрелка; 8 — грузик; 10 — демпфер; 11 — серьга тар-ной нагрузки; 12 — тяга
Для исключения колебания всей измерительной системы при колебани-ях силы Р рычаг 1 снабжен демпфером 10 и начальной нагрузкой 11.
2.2. Пружинные динамометры
В качестве примера механических динамометров с упругим элементом
(рис. 2.4) рассмотрим конструкцию средства измерения силы тяги транспор-тных средств, усилий свинчивания и пр.
Рис. 2.4. Конструкция динамометра с упругим элементом:1— упругий элемент; 2 —индикатор
Здесь деформация упругого элемента 1 воспри-нимается индикатором 2. Малые деформации упру-гого элемента преобразуются в значительные пере-мещения стрелки или пера самопишущего устройст-ва.
2.3. Поршневые (гидравлические) динамометры
Г ид р ав лич ес ки е динамометры представляют собой устройства, трансформирующие приложенное усилие в гидравлическое давление, изме-ряемое тем или иным способом.
Гидравлические динамометры могут быть трех типов:
непроточные,
проточные и
компенсационные (полупроточные).
На рис. 2.5 представлена конструкция гидравлического силоизмерителя (месдозы) непроточного типа. Сила, воспринимающаяся поршнем 2, через мембраны 1 и 3 трансформируется в давление, измеряемое манометром 6.
Рис. 2.5. Конструкция гидравлического силоизмерителя (месдозы) непроточ-ного типа:1 и 3 - мембрана; 2— поршень;4— полость; 5 — трубопровод;
6 — манометр
На рис. 2.6 показана схема проточной диафрагменной месдозы.
Рис. 2.6. Схема проточной диафрагменной месдозы: 1—маслобак; 2—фильтр низкого давления; 3—насос; 4—фильтр высокого давления; 5—кран перепуска; 6—прижимное кольцо; 7—поршень; 8—шток перепуска; 9—разделительная диафрагма; 10-корпус; 11-манометр
Рабочая жидкость непрерывно подается объемным насосом 3 в полость под диафрагму 9 выходит из нее через клапан перепуска, шток которого 8 свя-зан с диафрагмой 9. Объемный насос обеспечивает приблизительно постоян-ный объемный расход жидкости вне зависимости от давления на выходе, по-этому при изменении нагрузки сечение в клапане перепуска будет ав-томатически изменяться, пока давление жидкости под диафрагмой не уравно-весит нагрузку. После предварительной градуировки величина давления слу-жит мерой приложенного усилия.
Механические и гидравлические динамометры отличаются высокой на-дежностью и простотой конструкции. Они могут работать при отсутствии ис-точников энергии, что делает их удобными для эксплуатации в полевых усло-виях.
К недостаткам относятся: отсутствие возможности использования дис-танционной индикации и регистрации показаний, относительно невысокая точность измерения 0,5...2 %, трудности измерения малых сил.