Устройство для измерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СИЛ ДАВЛЕНИЯ НА УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПРОФИЛЯ, содержащее Т-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных . тензореЗист-оров, расположеннь1е на одном уровне и симметрично относительно вертикальной центральной оси сечения упругого элемента, и схему суммирования и . регистрации сигналов дгензорезисторов , отл и чающееся тем, что, с целью повышения точности -измерения , горизонтальный тензорезистор с стороны упругого элемента последовательно соединен с горизонтальным тензорез.истором с другой стороны, и оба горизонтальных тензорезистора подключены к первому масштабирующему усилителю, вертикальный тензорезистор с лэдной стороны упругого элемента последовательно соединен с вертикальным тензорезистором с другой стороны, и оба вертикальных тензорезистора подключены к второму масштабирующе му усилителю, а выходы масштабирующих усилителей подключены к jcyMMaтору , причем отнсниение коэффициентов усиления масштабирующих усилителей выбрано в пределах 0,2 i /К 0,5, где К и К - коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно . сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН,„,5П С ог ?.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3441016/18-10 (22) 27.05.82 (46) 30.09.83. Бюл. 9 Зб (72)iБ.Э. Глюзберг, А.М. Тейтель, В.Г. Донец и В.С. Евсенев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (53) 531.781(088.8) (56) 1. Technische Rundschau Hemi

9 26, 1965.

2. Патент ФРГ Ð 1648359, кл. G 01 N 25/00, опублик, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

BEPTHKAJlbHbK СИЛ ДАВЛЕНИЯ НА УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПРОФИЛЯ, содержащее T-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных. тензорезисторов, расположенные на одном уровне и симметрично относительно вертикальной центральной оси сечения упругого элемента, и схему суммирования и

„„Я0„„1045016 А регистрации сигналов ренэорезисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности .измерения, горизонтальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен с горизонтальным тензорезистором с другой стороны, и оба горизонтальных тензорезистора подключены к первому масштабирующему усилителю, вертикальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен с вертикальным тенэорезистором с другой стороны, и оба вертикальных тенэорезистора подключены к второму масштабирующему усилителю, а выходы масштабирующих усилителей подключены к сумма тору,. причем отношение коэффициентов усиления масштабирующих усилителей выбрано в пределах 0,2 < К /

/K< < 0,5, где К„ и К вЂ” коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно.

Изобретение относится к экспериментальному исследованию напряженного состояния элементов конструкций с помощью тенэорезисторов и может быть использовано для измерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля как в статическом, так и в динамическом режиме.

Известно устройство для измерения вертикальных сил давления на элементы симметричного поперечного профиля, состоящее из тензорезисторов, установленных на обеих сторонах исследуемого элемента в точках пересечения горизонтальной нейтральной оси с поверхностью элемента 1).

В указанных точках тензорезисторы, объединенные в один измерительный канал, регистрируют деформации только от вертикальной составляю- -® щей действующей силы. Это устройство.не позволяет с необходимой точностью определять вертикальные силы из-за большого влияния изгибающнх моментов на показания тензоре зисторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для калибровки испытательной машины с деформируемым упругим телом для сжимающих и изгибных напряжений. В этом устройстве деформируемое тело представляет собой цилиндр, на противоположных сторонах которого устанавливаются тензорезисторы параллельно и перпендику лярно продольной оси, соединенные в два плеча моста одного измерительного канала (2i.

Однако при таком формировании измерительного канала на деформируемом теле, имеющем несимметричное поперечное сечение, влияние боковых сил и изгибающих моментов не компенсирувтся.

Цель изобретения — обеспечение возможности измерения вертикальной составляющей действующей силы на упругий элемент несимметричного поперечного профиля.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения sepтикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля, содержащем Т-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных. тензорезисторов, расположен" ные на одном уровне и симметрично относительно вертикальной центральной оси сечения упругого элемента и схему суммирования и регистрации сигналов тензорезисторов, горизонтальный тензорезистор с одной стороны ynpyroro элемента последователь но соединен с горизонтальным тенэорезисторсм с другой стороны, н оба горизонтальных тенэорезнстора подключены к первому масштабирующему усилитехпо, вертикальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен с вертикальным тензорезистором с другой стороны, и оба вертикальных тенэорезистора подключены к второМу масштабирующему усилителю, а выходы масштабирующих усилителей подключены к сумматору, причем отношение коэффициентов усиления масштабирующих усилителей выбрано в пределах 0,2< К /К2 (0,5, где К4, К2— коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно.

На фиг. 1 показан упругий элемент асимметричного профиля; на фиг. 2 — схема измерительных каналов.

Вертикальные 1 и 2 и горизонтальные 3 и 4 тензорезисторы размещены по обе стороны упругого элемента (остряка, крестовины, рельса и т.п.)

5 на расстоянии и от точки касания колеса с рельсом, где действуют измеряемая Р и боковая Q силы. На рассматриваемый участок упругого элемента 5. действуют также моменты

Р e„Qh Мр и М0.

Тензорезисторы 1 и 2 соединены в полумост с компенсирующими резисторами б, а тензорезисторы 3 и 4 в полумост с компенсирующими резисторами 7. Оба полумоста подключены к масштабирующим усилителям 8 и 9, которые соединены с сумматором 10.

Устройство работает следующим образом.

Под действием силы P в упругом элементе 5 возникают измеряемые деформации, которые преобразуются в полезные сигналы усилителями 8 к 9.

Моменты сил и боковая сила вызывают паразитные деформации, которые также преобразуются усилителями 8 и 9 в соответствующие сигналы, но если коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей к4 и

К лежат в пределах 0,2(К„ /К с0,.5 эти сигналы взаимно компенсируются в сумматоре 10.

Изобретение позволяет повысить точность измерения вертикальной составляющей действующей от колес подвижного состава на остряки стрелочных переводов силы более чем в 10 раз по сравнению с известными методами, погрешность составляет около ЗЪ.

Исследование напряженного состояния элементов несимметричного поперечного профиля путем непосредственного определения действующей силы дает возможность определить оптимальные условия их эксплуатации, а также обоснованно задать геометрические очертания элемента.

Составитель В. Годзиковский

Редактор А. Лежнина Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко.

Эаказ 7537/40 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4