1. Классификация средств измерения силы

Классификация основных видов средств измерения силы (динамометров) измерения силы приведена на рис.1.1.

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 динамомера, который представляет собой угловое коромысло АОВ, к малому плечу которого 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 помощью 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 колебаниях 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 транспортных средств, усилий свинчивания и пр.

Рис. 2.4. Конструкция динамометра с упругим элементом:1— упругий элемент; 2 —индикатор

Здесь деформация упругого элемента 1 воспринимается индикатором 2. Малые деформации упругого элемента преобразуются в значительные перемещения стрелки или пера самопишущего устройства.

2.3. Поршневые (гидравлические) динамометры

Гидравлические динамометры представляют собой устройства, трансформирующие приложенное усилие в гидравлическое давление, измеряемое 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) непроточного 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 связан с диафрагмой 9. Объемный насос обеспечивает приблизительно постоянный объемный расход жидкости вне зависимости от давления на выходе, поэтому при изменении нагрузки сечение в клапане перепуска будет автоматически изменяться, пока давление жидкости под диафрагмой не уравновесит нагрузку. После предварительной градуировки величина давления служит мерой приложенного усилия.

Механические и гидравлические динамометры отличаются высокой надежностью и простотой конструкции. Они могут работать при отсутствии источников энергии, что делает их удобными для эксплуатации в полевых условиях.

К недостаткам относятся: отсутствие возможности использования дистанционной индикации и регистрации показаний, относительно невысокая точность измерения 0,5...2 %, трудности измерения малых сил.