Измерительное устройство к машинам для определения пределов упругости и текучести материалов при растяжении

О П И С А Н И Е484440ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических РеспублинК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительно т. св 2) Заявлено 25.10.71 (21) 1709058/25-2 Кл. 6 01 п 3/06 заявки М рисоединени 3) Приоритетпубликовано 15,09,75. Бюллетень М ударственнын коми овета Министров СССРдо делам изобретений 53) УДК 531,781.2(088.8) Дата опубликоваьн крытии описания 26.12.75 72) Автор изобретен Б. П. фридман Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К МАШИНАМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ УПРУГОСТИ И ТЕКУЧЕСТИ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ2 Изобретение относится к контрольно-испытательным системам для исследования прочностных свойств и параметров строительныхматериалов, деталей механизмов и инженерных конструкций,5Известные измерительные устройства к машинам для определения пределов упругости итекучести материалов при растяжении, содержащие генератор питающего напряжения,дифференциально-трансформаторные датчики 1усилия и деформации, обмотки питания которых соединены с генератором, узел сравнениясигналов датчиков и индикаторное устройство,обеспечивают установку лишь абсолютных,безотносительных порогов срабатывания индикаторов диспропорции и нуль-органа безучета самим устройством изменяющихся исходных параметров образцов.Это обеспечивает возможность предварительного задания устройству фиксации требуемых деформационных состояний исследуемого образца, в том числе границ интерваловупругости и текучести независимо от различных исходных геометрических и физическихпараметров образцов. 2Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что для повышения точности измерений оно снабжено двумя параллельнымиканалами, связывающими соответственно датчики усилия и деформации с узлом сравнения 3 и составленные каждыи из последовательно соединенных аттенюатора, усилителя, эмиттерно-повторительного каскада, детектирующего узла и сглаживающего фильтра; дополнительным детектирующим узлом, вход которого соединен с выходом эмиттерно-повторительного каскада, включенного в канал датчика усилия; ступенчатым аттенюатором, вход которого соединен с выходом дополнительного детектирующего узла; и балансным усилителем, входы которого соединены с узлом сравнения и ступенчатым аттенюатором, а выход - с индикаторным узлом.На чертеже приведена функциональная блок-схема предлагаемого устройства.Оба дифференциально-трансформаторных датчика устройства - датчик 1 усилия и датчик 2 деформации, питаемые по своим первичным обмоткам генератором 3, связаны своими выходными обмотками с аттенюаторами 4, 5 канала усилия и канала деформации. Выходы аттенюаторов 4 и 5 соединены с усилительноинвертирующими ступенями 6, 7 и последующими эмиттерно-повторптельными каскадами 8 и 9, связанными с противополярно включенными детектирующими узлами 10, 11 и сглаживающими фильтрами 12, 13.Эмиттерный повторительный каскад 8 канала датчика усилия связан как с индикаторным узлом 14 действующего усилия, так и с до,50 65 3полнительным детектирующим узлом 15, полярность включения которого совпадает с полярностью включения детектирующего узла 11.Фильтры 12 и 13 симметрично нагруженыпотенциометром 16, образующим дифференциальный выход первого контура 1 сравнивающей системы,Дополнительный детектирующий узел 15 нагружен ступенчатым аттенюатором 17, связанным с одним из входов балансного усилителя18, второй вход которого соединен с движкомпотенциометра 16 первого узла сравнения. Выход балансного усилителя 18 связан с индикаторным узлом 19 и исполнительным реле 20.Измерительное устройство представляет собой двухступенчатую или двухконтурную дифференциально-сопоставительную следящую систему, первый контур 1 которой содержит каналы а и б линейно-масштабного преобразования сигналов датчика 1 усилия и датчика 2деформации, а также узел сравнения 12, 13,16, в то время как второй контур П дифференциально-сопоставительной системы включаетв себя как сравнивающий выход потенциометра 16 первого контура, так и дополнительный детектирующий узел 15 и ступенчатый аттенюатор 17, а также балансный усилитель 18с индикаторным узлом 19, совместно образующими выход второго контура 11 сравнивающейсистемы.Устройство функционирует следующим образом.Предварительно на испытываемый образецзадается небольшая растягивающая нагрузка,при действии которой сигналы датчиков 1 и 2аттенюаторами 4 и 5 взаимно согласуются поуровню, обеспечивая баланс системы по контуру 1 с нулевым сигналом на выходе потенциометра 16 первого узла сравнения.В процессе дальнейшего наращивания растягивающего усилия, когда образец работаетв зоне пропорциональных деформаций, согласованные по уровню сигналы датчиков 1 и 2после линейного усиления и детектированияузлами 6, 8, 10 и 7, 9, 11, а также фильтрациифильтрами 12, 13, обеспечивают сохранениесбалансированного состояния системы по еепервому сравнивающему выход-движку потенциометра 16.Приведенный к масштабу сопоставленияусиленный сигнал датчика 1 усилия с выходаэмиттерного повторительного каскада 8 поступает на дополнительный детектирующий узел15 контура П системы.Продетектированный узлом 15 сигнал, коммутируемый ступенчатым аттенюатором 17,подается на один из входов балансного усилителя 18, на второй вход которого при работе образца в зоне пропорциональных деформаций не поступает никакого сигнала с движка потенциометра 16.При этом в соответствии с положением ступенчатого аттенюатора 17, задающего количественые критерии для автоматического опре 5 10 20 25 Зо 35 а 0 , 5 50 55 деления предела текучести или предела упругости изделия в зависимости от степени нарушения закона пропорциональности деформации, усилитель 18 будет разбалансирован таким образом, что стрелка индикаторного узла 19 отклонится влево от исходного среднего нулевого положения.С момента, когда возрастающая растягивающая нагрузка вызовет отклонение испытываемой образцом деформации от линейного закона, произойдет разбалансировка напряжений на выходе первого узла сравнения 12, 13, 16. На движке потенциометра 16 начнется понижение потенциала, которое будет возрастать с увеличением растягивающего усилия.Таким образом, с появлением диспропорции между деформацией образца и приложенным к нему усилием продолжающееся понижение потенциала, действующего с выхода ступенчатого аттенюатора 17 на один из входов балансного усилителя 18, будет происходить одновременно со вновь возникшим в момент нарушения закона пропорциональности деформации и все возрастающим понижением потенциала движка потенциометра 16, связанного со вторым входом балансного усилителя.При этом балансный усилитель 18, входящий во второй контур описываемой двухконтурной следящей дифференциально-сопоставительной системы, выполняет функции непрерывного сравнения двух одновременно изменяющихся по различным законам сигналов постоянного тока - сопоставление запрограммированной ступенчатым аттенюатором 17 части преобразованного сигнала датчика 1 усилия с позже возникающим, но быстрее растущим разностным сигналом канала а датчика усилия и канала б датчика деформации, поступающим с дифференциального выхода потенциометра 16 сравнивающего узла 12, 13, 16 первого контура следящей системы.В момент, отвечающий возникновению равенства между указанными сигналами, стрелка индикаторного узла 19 займет нулевое положение, а реле 20, перейдя в нейтральную позицию, разорвет свои контакты, дав команду на автоматический останов привода испытательной установки, Это обеспечивает само- фиксацию всей контрольно-испытательной системы в положении, которое в соответствии с режимом испытания, заданным ступенчатым аттенюатором 17, отвечает пределу упругости либо предельной разрушающей нагрузке испытываемого объекта. Предмет изобретенияИзмерительное устройство к машинам для определения пределов упругости и текучести материалов при растяжении, содержащее генератор питающего напряжения, дифференциально-трансформаторные датчики усилия и деформации, обмотки питания которых соединены с генератором, узел сравнения сигналов датчиков и индикаторное устройство, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения484440 Сеставитель В. Елисеен Техред Т Корректор О, Тюрина дактор силькова оно:заказ 3157/7 Изд.1796 счдарственного комитет по делам изобретений Москва, Ж-З 5, РаушскаГ 1 одписнов СССР Тираж 902Совета Мивисоткрытийнаб., д. 4/5 ПИ Типография, пр. Сапунова,точности измерений, оно снабжено двумя параллельными каналами, связывающими соответственно датчики усилия и деформации с узлом сравнения и составленные каждый из последовательно соединенных аттенюатора, усилителя, эмиттерно-повторительного каскада, детектирующего узла и сглаживающего фильтра; дополнительным детектирующим узлом,вход которого соединен с выходом эмиттерноповторительного каскада, включенного в канал датчика усилия; ступенчатым аттенюатором, вход которого соединен с выходом дополнительного детектирующего узла; и балансным усилителем, входы которого соединены с узлом сравнения и ступенчатым аттенюатором, а выход - с индикаторным узлом.