Тензометрический метод измерения СИЛ И моментов 1 Заключение

Тензометрический метод измерения сил основан на свойстве тензодатчика, наклеенного на упругий деформируемый элемент, изменять свое сопротивление при деформации этого упругого элемента. Наиболее распространенными являются проволочные и фольговые тензодатчики. Проволочный датчик содержит тонкую проволочку диаметром от 0,025 до 0,03 мм, уложенную в виде зигзагов между двумя слоями бумаги или пленки. Длина зигзага получила название базы датчика. Серийно выпускаемые датчики имеют базу от 5 до 20 мм и сопротивление до 400 Ом.

Основной характеристикой тензодатчика является коэффициент тензочувствительности, или отношение относительного измерения сопротивления датчика к его относительной линейной деформации, которая равна деформации упругого элемента s, вычисляют по формуле

ДЯ /Д/

(3.10)

S~~R~/T

где R - сопротивление датчика;

ДИ - изменение сопротивления датчика;

1 - длина (база) датчика;

Д1 - изменение длины.

Так как наиболее часто материалом проволочки выбирается константан, то величина коэффициента тензочувствителыюсти s = от 1,9 до 2,1, и для расчетов можно принять s = 2.

Так как относительное изменение длины составляет малую величину, обычно не более 0,1%, соответствующее изменение сопротивления примерно равно 0,2%. Достаточная точность измерения таких малых величин может быть достигнута только при компенсационном методе измерения, например методом моста Уитстона. Обычно такой мост состоит из четырех резисторов Rl, R2, R3, R4, рисунок 3.31.

— Мостовая схема включения тензодатчиков

Рисунок 3.31 — Мостовая схема включения тензодатчиков

Особое внимание в конструкциях тензометрических весов уделяют их температурной стабильности. Для константановых датчиков, приклеенных к стальным упругим элементам, значение полного температурного коэффициента датчика ад = 10-5. Поэтому погрешность от неучета изменения температуры может достигать 7% на 7° от максимального измеряемого значения.

Для уменьшения температурного дрейфа тензометрических весов обычно стремятся, чтобы все датчики имели одинаковые температурный коэффициент и температуру для обеспечения нулевого температурного разбаланса.

Так как относительная деформация упругих элементов мала, соответственно мало и изменение сопротивления тензодатчиков. Поэтому для регистрации этих изменений применяют специальные измерительные устройства, получившие название тензометрических станций. В настоящее время для исследований используют тензостанции, в которых питание моста, собранного из тензодатчиков, осуществляется стабилизированным постоянным током напряжением от 4 до 9 В. Величину напряжения выбирают так, чтобы ток, протекающий через датчики, не вызвал нагрева.

Конструктивно внутримодельные тензометрические весы обычно выполняют в виде упругого элемента или группы упругих элементов, имеющих по краям крепежные элементы для соединения с моделью и державкой. Упругие элементы должны быть выполнены так, чтобы они деформировались только под действием одной составляющей, а действие других составляющих не влияло на них. Например, для измерения осевой силы широко используют О-образный элемент, схема которого показана на рисунке 3.32.

1, 2, 3, 4 - тензодатчики; 5,6- упругие балки; 7, 8 - основания; 9 - элемент крепления; 10-державка.

Рисунок 3.32 — О-образный элемент измерения осевой силы

Для определения одновременно осевой, нормальной силы и сил продольного момента, можно использовать весы, схема которых представлена на рисунке 3.33.

1, 2, 3,4, 5, 6,7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 - тензодатчики; 19, 20, 21, 22 -упругие балки; 17, 18 - элемент крепления.

Рисунок 3.33 — тензометрические весы для одновременного определения составляющих трех сил

Заключение

В результате изучения теоретического курса и практической реализации на основе предлагаемых теоретических основ и методов автоматизированной обработки результатов для типовых экспериментов, реализуемых в аэродинамических лабораториях, обучающийся получит необходимые навыки перед началом выполнения дипломного проектирования, при написании магистерской выпускной квалификационной работы, а также при проведении научно-исследовательских работ рамках учебного процесса.

Применение специализированных программных информационно-измерительных и управляющих комплексов по анализу и обработке экспериментальных данных при проведении экспериментов, реализуемых в аэродинамических лабораториях и обработка результатов позволяет обеспечить высокое качество постановки эксперимента и дальнейшее использование полученных результатов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >