Способ измерения изгибающего момента, приложенного в пролете двухопорной балки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Ис онсольных на еряемы чных и лияния не атель.И.М.: На 75,ЕГО МОДВУХорезисторь хему так,включают в измери тобы деформация о нта в первом и ше противоположной п остальных сечени ельную2измеряемого момчениях быладеформации том зн х. 2 ил.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ И АВТОРСКОМУ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повыситьточность измерений за счет исключения ЯО 1281930(бц 4 С 01 Ь 1/22 грузок попере продольных сил и неизмеряемых изгибающих моментов, Выбирают на участках балки 1 с постоянной жесткостью поперечные сечения на определенных расстояниях между опорами и зоной приложения неизмеряемых поперечных сил и моментов. Располагают тензорезисторы К -К по од 1ному в первом, втором, пятом и шестом сечениях в плоскости изгиба, а тензорезисторы Б., -К - в той же плоскости по два, диаметрально противоположно в третьем и четвертом сечениях. Тен12819 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению изгибающих моментов, возникающих в пролетах двухопорных валов и балок, и может быть использовано в процессе испытаний деталей машин и строительных конструкцийЦелью изобретения является повьш 7 ение точности измерений за счет исклю-. чения влияния неизмеряемых консольных 10 нагрузок, поперечных и продольных сил, неизмеряемых изгибающих моментов, действующих на балку.На фиг.1 показана схема расположения тензорезисторов на балке; на фиг.2 - электрическая схема включения тензорезисторов в измерительную схему. Для реализации способа используют балку 1, установленную на опоры 2 и 3. 20В пролете балки вне зон концентрации и градиентов напряжений выбирают на участках балки с постоянной жесткостью поперечные сечения для размещения тензорезисторов на расстоянии - 25 1 , 1 и 1 от левой опоры и на рас 1 ф 7. 3стоянии 1 1 и 1 от правой опоры.фСТензорезисторы К К, К, К рас 3полагают на детали па одному в первом, втором, пятом и шестом сечениях З 0 в плоскости изгиба, а тензорезисторы К , Кб, К К 8 в той же плоскости по два, диаметрально противоположно, в третьем и четвертом сечениях. Деформации наружных волокон балки в диаметрально противоположных точках сечений 3 и 4 от действия измеряемого изгибающего момента М будут одного знака, а от действия консольных наг рузок Р и Р , неизмеряемых попереч 1ной силы Р, и неизмеряемых изгибающих моментов М М М - противопо 1 ф ф 3ложного. При включении двух тензорезисторов, расположенных в диаметраль но противоположных точках сечений 3 и 4 в одно плечо измерительного моста, а оставшихся - в другое, сигналы этих тенэорезисторов от измеряемого изгибающего момента суммируются, а 50 от консольных нагрузок, неизмеряемых поперечных сил и моментов вычитаются друг иэ друга с удвоенной разностью.Деформация наружных волокон балки сечения 3 или 4 от воздействия продольной силы М будет одного знака и одинаковой величины, При включении пары тензорезисторов, расположенных в сечении 3 или 4 в соседние плечи моста, сиг 3 О 2нал от продольной силы будет скомпенсирован.Для компенсации сигналов от консольных нагрузок неизмеряемых поперечных сил и моментов координаты размещения тензорезисторов выбирают из следующих соотношений:, -1, =(2 Ы, /И,) (,-1,);с (23 1 а)(8 7 ю) ф Г - расстояние от левой опорыдо неизмеряемой поперечнойсилы мгде В ,1 ,1 - расстояния от первого,ф 8 Звторого, пятого и шестого тензорезисторовсоответственно до левой опоры, м;11 ,1 - расстояния от седьмогои восьмого, третьегои четвертого тенэорезисторов соответственно до правой опоры, м;7, - расстояние от левойопоры до неизмеряемойпоперечной силы, м;- расстояние между опорами, м;Н, - момент сопротивлениябалки в зоне размещения первого и второготензореэисторов, м;И - момент сопротивлениябалки в зоне размещения пятого и шестого,седьмого и восьмоготензорезисторов, м;И - момент сопротивлениязбалки в зоне размещения третьего и четвертого тенэорезисто- э Тензорезисторы включают в измерительную схему так, чтобы деформация от измеряемого момента в первом и шестом сечениях была одного знака, а в остальных противоположного. При расположении тенэорезисторов (фиг.1) это условие выполняется, если тензорезисторами КК ,К ,К включены в1 Зф 5 7одно плечо, а тензреэисторы К КУР К ,К в другое, Так как тензореэисто 8ры К ,К и К ,К попарно размещеныУ зфна участках балки в сечениях с одинаковой жесткостью и включены в разноименные плечи моста, то они компенсируют сигнал от неиэмеряемой продольной силы.3 12819Работа схемы не нарушается, если тензорезисторы К ,К поменять местами в плечах моста и расположить на балке диаметрально противоположно тензорезисторам К,К или если тензорезисто.5 ры К,К поменять местами в плечах момоста и расположить на балке диаметрально противоположно тензорезисторам К ,К соответственно.Если при измерениях используется 10 полный мост, то тензорезисторы включают по два в каждое плечо. Например тензорезисторы К,К включают в одно плечо моста, К,К, - в другое, К, К - в третье, а К ,К в оставшееся.15При изменении расстояния между опорами или до одной из опор работа схемы не нарушается, так как не изменяется приведенные соотношения.Если плоскость действия измеряемого изгибающего момента неизвестна и в качестве балки 1 используется вал в подшипниковых опорах, то показания тензорезисторного устройства, выполненного по предлагаемому способу, умножаются на соя У( Ч- угол поворота вала), При неизменных условиях чувствительность устройства к деформации за один оборот балки изменяется от нуля до максимальной с учетом зна ка деформации, Чтобы измерить изгибающий момент на неподвижных балках при неизвестных плоскостях действия сил, используют два устройства, выполненные по данному способу и уста новленные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно балки.Использование изобретения при исследованиях деталей машин и строительных конструкций позволяет повысить 40 точность и производительность измерений за счет автоматического исключения влияния консольных нагрузок, не- измеряемых изгибающих моментов, поперечных и продольных сил, жесткости 45 . опор и упрощает математическую обработку результатов испытаний. 50 после чего суммируют сигналы нечетныхтензорезисторов и вычитают иэ полученного результата сумму сигналов 55 четных тензореэисторов, а по полученной разности судят об измеряемом изгибающем моменте,Формула изобретения Опособ измерения изгибающего момента, приложенного в пролете двух- опорной балки, заключающийся в измерении деформации балки с помощью восьми тензорезисторов, соединенных в электрическую цепь, и размещенных в продольном сечении пролета балки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния неизмеряемых консольных нагрузок, поперечных и продольных изгибающих моментов, размещают первый, второй, пятый и шестойтензорезисторы между левой опорой изоной приложения неизмеряемых попереЧных сил,и моментов, третий, четвертый, седьмой и восьмой тензорезисторы - между правой опорой и зонойприложения неизмеряемых поперечныхсил и измеряемого изгибающего момента, при этом пятый и шестой, седьмойи восьмой тензорезисторы размещаютпопарно по разные стороны соответствующих сечений балки,. а координатыразмещения тенэорезисторов выбираютиз следующих соотношений;-Г, =(2 У,/И,) (7,-Р,);В -Х =(2 Ы /И ) (Г -Г,-Г ),где 1.,1 ,1 - расстояния от первого,второго, пятого и шестого тензореэисторовсоответственно до левой опоры, м;- расстояния от седьмого6и восьмого, третьегои четвертого тензорезисторов соответствен-.но до правой опоры, м;- расстояние от левойопоры до неизмеряемойпоперечной силы, м;- расстояние между опорами балки, м;И - момент сопротивлениябалки в зоне размещения первого и второготЕнзорезисторов, м;Ч - момент сопротивлениябалки в зоне размещения пятого и шестого,седьмого и восьмоготензорезисторов, м;- момент сопротивлениязбалки в зоне размещения третьего и четвертого тензорезисторов, м,1281930 Составитель В;ГодзиковскийТехред Н.Глущенко Корректор А.Обручар Редактор Н.Марголина Заказ 7255/38 Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5