Устройство для измерения ударных нагрузок

Авторы патента:

G01L1/22 - с помощью резисторных тензометров (резисторные тензометры для измерения линейного сжатия или растяжения G01B)

Владельцы патента RU 2685574:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в которой измеряют величины, характеризующие механические колебательные процессы. Устройство содержит инерционную массу, заключенную в корпусе, установлена одна опорная упругая пластина в виде плоской круглой мембраны с наклеенным тензорезистором. Инерционной массой является стальная сфера, соприкасающаяся с плоской поверхностью мембраны в ее центре и имеющая возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности мембраны. Технический результат заключается в повышении точности измерений с расширением функциональных возможностей устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в которой измеряют величины, характеризующие механические колебательные процессы.

Наиболее близкой по технической сущности предлагаемой конструкции изобретения является конструкция устройства для измерения ударных нагрузок, содержащая инерционную массу, заключенную в корпусе, опорные упругие пластины и механизм регулировки силы прижатия опорных пластин (А.с. СССР №1216684, опубликовано 07.03.86, Бюл. №9).

Недостатками данной конструкции являются низкая точность измерений, обусловленная применением механической системы измерения, невозможность измерения ударных импульсов силы и ударных ускорений, а также сложность изготовления, вызванная необходимостью обеспечения высокой точности размеров деталей конструкции.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности измерений с расширением функциональных возможностей устройства, включающих помимо измерения ударных нагрузок, измерение ударных импульсов силы и ударных ускорений.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения ударных нагрузок, содержащем инерционную массу, заключенную в корпусе, установлена одна опорная упругая пластина в виде плоской круглой мембраны с наклеенным тензорезистором, а инерционной массой является стальная сфера, соприкасающаяся с плоской поверхностью мембраны в ее центре и имеющая возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности мембраны.

На фигуре изображено устройство для измерения ударных нагрузок.

Устройство для измерения ударных нагрузок имеет корпус 1 цилиндрической формы, во внутренней части которого расположены стальная сфера 2, плоская круглая мембрана 3 с наклеенным тензорезистором, являющимся частью электрического моста Уитсона, распорное кольцо 4, пружина сжатия 5 и стопорное кольцо 6. Стальная сфера 2 является инерционной массой, а плоская круглая мембрана 3 с наклеенным тензорезистором выполняет функцию опорной упругой пластины. Стальная сфера 2 соприкасается с плоской поверхностью круглой мембраны 3 в ее центре и имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности круглой мембраны 3. Движение стальной сферы 2 ограничено пружиной сжатия 5, фиксируемой стопорным кольцом 6. Тензорезисторы подключены к электронному осциллографу 7.

Устройство работает следующим образом.

Воздействие ударной нагрузки вдоль оси симметрии корпуса 1 цилиндрической формы вызывает колебания стальной сферы 2, являющейся инерционной массой. При этом стальная сфера 2 совершает возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности круглой мембраны 3 и движение это ограничивается пружиной сжатия 5, фиксируемой стопорным кольцом 6. Колебания стальной сферы 2 воздействуют на плоскую круглую мембрану 3, что приводит к упругой деформации как самой плоской круглой мембраны 3, так и тензорезистора, наклеенного на ее плоскую поверхность. Деформация тензорезистора приводит к разбалансу электрического моста Уитсона, регистрируемого с помощью электронного осциллографа 7. Провода, соединенные с тензорезисторами, выведены через отверстие в распорном кольце 4. Расшифровка осциллограмм позволяет определить величину и характер действующих ударных нагрузок, ударных импульсов силы и ударных ускорений.

Устройство для измерения ударных нагрузок, подключенное к электронному осциллографу, образует единую измерительную систему.

Тарирование измерительной системы предусмотрено статическим или динамическим. В первом случае тарирование производится путем деформирования плоской круглой мембраны 3 грузами разного веса через стальную сферу 2 и записи электронного осциллографа 7 с построением тарировочной кривой зависимости напряжения (мВ) от силы (кгс). Во втором случае измерительная система тарируется с помощью метода соударений двух сферических поверхностей, одна из которых жестко закрепляется на корпусе устройства, а вторая сбрасывается на нее с определенной высоты, и далее также получают тарировочную кривую.

Устройство для измерения ударных нагрузок может быть размещено на неподвижных и движущихся объектах, совершающих поступательное или вращательное движение, и подключенное к электронному осциллографу позволяет регистрировать высокочастотные ударные процессы, возникающие вследствие силовых и кинематических ударных воздействий на исследуемый объект.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство для измерения ударных нагрузок позволяет повысить точность измерений и расширить функциональные возможности, что в результате позволяет измерить помимо ударных нагрузок, ударные импульсы силы и ударные ускорения.

Устройство для измерения ударных нагрузок, содержащее инерционную массу, заключенную в корпусе, отличающееся тем, что имеет одну опорную упругую пластину в виде плоской круглой мембраны с наклеенным тензорезистором и инерционную массу в виде стальной сферы, соприкасающейся с плоской поверхностью мембраны в ее центре и имеющей возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности мембраны, причем движение сферы ограничено пружиной сжатия, встроенной в корпус.

Данное изобретение представляет собой систему диагностики неисправностей цепных скребковых конвейеров, содержащую розетку тензодатчиков, прикрепленных к верхней торцевой поверхности зубцов звездочки скребкового конвейера.

Система диагностики цепи и способ диагностики скребковых конвейеров // 2682952

Устройство сбора информации и способ оценки результатов взаимодействия между колесом и рельсом // 2682567

Использование: для измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом. Сущность изобретения заключается в том, что устройство сбора информации результатов взаимодействия между колесом и рельсом содержит железнодорожную колесную пару с криволинейным S-образным диском, тензометрические датчики, включенные в полумостовые схемы и размещенные на двух концентрических окружностях 398,2 мм и 586,6 мм на внутренней стороне диска колеса в местах пересечения с осями, которые проходят через их центр и смещены друг относительно друга на угол 22,5°, оборудование сбора и беспроводной передачи данных, связанное через маршрутизатор с модулем приемки сигналов и бортовым компьютером по протоколу IEEE 802.11g «Wi-Fi».

Способ измерения сил, действующих на подшипник качения при статическом и динамическом нагружении с использованием тензодатчиков сопротивления // 2673503

Изобретение относится к способам измерения осевых и радиальных сил, воздействующих на работающий подшипник качения, и может найти применение во всех узлах, имеющих подшипники качения.

Биполярный датчик деформации на основе биосовместимого наноматериала // 2662060

Использование: для создания тензорезисторных датчиков деформации и давления. Сущность изобретения заключается в том, что биполярный датчик содержит тонкую пленку толщиной 0,05-0,5 мкм из композиционного наноматериала в составе бычьего сывороточного альбумина или микрокристаллической целлюлозы и многостенных углеродных нанотрубок.

Способ и устройство тензоэлектрического преобразования // 2661456

Использование: для создания тензометрических средств измерения давления контактного типа. Сущность изобретения заключается в том, что способ тензоэлектрического преобразования напряженно-деформированного состояния тензочувствительной консоли заключается в измерении мостовым методом изменения электрического сопротивления тонкой металлической пленки, нанесенной на упругий диэлектрический слой, при этом одновременно измеряют изменение электрической емкости, образованной между смежными тонкими металлическими пленками, планарно свободными относительно друг друга и разделенными диэлектрическими слоями.

Стержневой датчик силы с упрощенной настройкой // 2660394

Данное изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения силы. Датчик, содержащий стержневое тело деформации, а также по меньшей мере четыре экстензометра, которые установлены на теле деформации и предназначены для измерения поперечного и продольного удлинения тела деформации.

Способ и система измерения давления и температуры тензомостом // 2654311

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению температуры и давления. Способ измерения давления и температуры тензомостом включает подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали U+.

Способ и система измерения давления и температуры тензомостом // 2654311

Многоканальный измерительный преобразователь на несущей частоте с встроенным цифровым синхронным детектором // 2618727

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков).

Способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути // 2687852

Изобретение относится к способам измерения механических напряжений при деформации твердых тел с использованием измерительных приборов для измерения линейного сжатия или растяжения, например, с помощью резисторных тензометров. Сущностью изобретения является то, что датчик для измерения температуры и два тензометрических датчика измерения механических напряжений располагают совместно в каждой точке замера, расположенной на нейтральной оси рельса, одновременно снимают показания с датчиков температуры и механических напряжений в каждой точке замера, передают сигнал о полученных результатах в единую систему обработки данных, которая автоматически рассчитывает температурные напряжения, для каждой точки замера определяет разность между рассчитанными температурными напряжениями и механическими напряжениями, полученными с тензометрических датчиков, сравнивает разность напряжений не менее чем для четырех смежных точек замеров, причем если в двух соседних точках замеров разность напряжений больше или меньше нуля, то это свидетельствует о наличии выброса плети в виде искривления вбок. Техническим результатом при реализации заявленного изобретения является определение выброса плети бесстыкового железнодорожного пути, при этом предлагаемый способ определения выброса плетей бесстыкового железнодорожного пути позволяет контролировать механические напряжения σм, температурные напряжения σт и по разности этих величин определять наличие выброса плети. 4 ил.