Устройство для измерения вертикальных сил давления на упругий элемент несимметричного профиля

/22 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ О ЬСТВУ регистр ров, о что с сва- ного)1 аи Ветп 9 164 опубл венк ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследтельский институт железнодорожтранспорта(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВЕРТИКАЛЬНЫХ СИЛ ДАВЛЕНИЯ НА УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПРОФИЛЯсодержащее Т-образные розетки вертикально и горизонтально ориентированных. тензорезисторов, расположенные на одном уровне и симметрично относительно вертикальнойцентральной оси сечения упругогоэлемента, и схему суммирования и ации сигналов рензорезистот л и ч а ю щ е е с я тем, 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 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 0,2К / /К0,5, где К и К - коэффициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответстИзобретение относится к экспериментальному исследованию напряженного состояния элементов конструкций с помощью тенэорезисторов и может быть использовано для измерения вертикальных сил давления наупругий 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 элемента11.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 вертикальныесилы из-за большого влияния изгибающнх моментов на показания тензорезисторов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяустройство для калибровки испытательной машины с деФормируемым упругимтелом для сжимающих и изгибныхнапряжений. В этом устройстве деФор"мируемое тело представляет собой цилиндр, на противоположных сторонах которого устанавливаются тензорезисторы параллельно и перпендикулярно продольной оси, соединенныев два плеча моста одного измерительного канала2. Однако при таком Формировании измерительного канала на деФормируемом теле, имеющем несимметричное поперечное сечение, влияние боковых сил и изгибающих моментов не компенсирувтся.Цель изобретения - обеспечениевозможности измерения вертикальнойсоставляющей действующей силы на упругий элемент несимметричного поперечного проФиля,Укаэанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения вертикальных сил давления на упругийэлемент 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 регистрациисигналов тензорезисторов, горизонтальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последователь но соединен с горизонтальным тенэорезисторсм с другой стороны, н оба горизонтальных тенэорезнстора подключены к первому масштабирующемуусилитеюпо, вертикальный тензорезистор с одной стороны упругого элемента последовательно соединен свертикальным тензорезистором с другой стороны, и оба вертикальныхтенэорезистора подключены к второМу масштабирующему усилителю, а выходы масштабирующих усилителей подключены к сумматору, причем отношение коэФФициентов усиления масштабирующих усилителей выбрано в пределах 0,2 К /К 2 (0,5, где К 4, К 2 -коэФФициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей соответственно.На Фиг. 1 показан упругий элемент асимметричного проФиля; наФиг. 2 - схема измерительных каналов.Вертикальные 1 и 2 и горизонтальные 3 и 4 тензорезисторы размещеныпо обе стороны упругого элемента(остряка, крестовины, рельса и т,п.)5 на расстоянии и от точки касанияколеса с рельсом, где действуют измеряемая Р и боковая О силы. Нарассматриваемый участок упругогоэлемента 5. действуют также моментыР.е, О,п, Мр и Мо.Тензорезисторы 1 и 2 соединеныв полумост с компенсирующими резисторами б, а тенэорезисторы 3 и 4в полумост с компенсирующими резисторами 7. Оба полумоста подключенык масштабирующим усилителям 8 и 9,которые соединены с сумматором 10.Устройство работает следующимобразом.Под действием силы Р в упругомэлементе 5 возникают измеряемые деФормации, которые преобразуются в по"лезные сигналы усилителями 8 к 9.Моменты сил и боковая сила вызываютпаразитные деФормации, которые такжепреобразуются усилителями 8 и 9 всоответствующие сигналы, но есликоэФФициенты усиления первого и второго масштабирующих усилителей к 4 иК лежат в пределах 0,2 С К/Кс 0,5эти сигналы взаимно компенсируютсяв 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 3. 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.1045016Составитель В, Годзиковский Редактор А. Лежнина Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю. Макаренко: Эаказ 7537/40Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретениЯ и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4