Способ градуировки тензорезисторов при низких температурах и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКЕСПУБЛИК 9) ( ) 5 0 01 В 7/18 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) НТН ИЕ ИЗОБРЕТЕ СПИ К ПАТЕН др. Методы и средства рии. М.Машинострое(54) СПОСОБ ГСТОРОВ ПРИУСТРОЙСТВОНИЯ(57) Изобретеной технике ииспытаниях сции, Сущность Изобретени ной технике, а и ки тензорез температурах, и при испытаниях маций. Целью изоб ние точности заорезисторов. неи сжатии,ленная цель доссторы устанавлилемент, выполнекой трубки постают к чувствитетяжения в напр олько и ровки тензжении, ноПостатензорезительный элиндричесприкладывусилие рас ри растяя тем,что чувствивиде цисечения, элементу его протигаетс вают на нный в оянного льному авлении тения является повыше чет обеспечения градуи(56) Дайчик М,Л. инатурной тензомете ние, 1989, с.37,Дубровина Л Л, и др. Использование тензорезисторов для измерения механических напряжений и деформаций в условиях криогенных температур и сильных магнитных полей. Сб. Расчеты на прочность. М Машиностроение, 1983, с.126-130.Авторское свидетельстцо СССР М 847006, кл. 6 01 В. 7/18. 1979. ИРОВКИ ТЕНЗОРЕЗИКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И Д Я ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ- ие относится к испытатель- ожет быть использовано при едств измерения деформатензорезисторы устанавлиотносится к испытательенно к технике градуировсторов при низких может быть использовано средств измерения дефорвают на чувствительный элемент, прикладывают к нему усилие растяжения в направлении продольной оси, измеряют выходной сигнал тенэорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезисторов. Устройство содержит корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой и чувствительным элементом, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых тенэорезисторов, а один иэ концов связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел. Устройство снабжено шлицевой втул- . а кой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси, шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с воэможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с а соответствующим концом троса, а меха- р низм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами р шлицевого вала. 2 с,п. ф-лы, 1 ил,до,ьной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторовсоответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измереннь 1 м величинам производят градуировку тензорезисторов, причем испытуемые тензооезисторы устанавливают под углом к продольной оси чувствительного элемента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензорезисторы с известной чувствительностью, после приложения усилия растякения измерспот выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в противоположные стороны и создают в неугловую деформацию разного , знака, измеряют выходной сина тензорезисторов и соответствующую ему угловую деформацию чувствительного элемента в направлении главной оси тензорезистара, а градуировку тензорезисторов производят с учетом измеренных величин.Описанньй способ реализуется с помощью устройства, содержащего корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой, установленный в криостате чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления гоадуируемых тензорезисторов, а один из концов соединен с пассивной тягой, механизм нагружения с акиеной тя ой, соединен нои с другим кон" цим ч,. ветви-ельного элемента, и отсчетный , зел для измерения г ыходнсго сигнала тен зорезисторов, при этом механизм нагружения снабжен шлицевой втулкой, усановленной на горце пассивной тяги с ; озмо;(носью поворота относительно ее оси, шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом, намотанным на шлиев ю втулку, и гирями, прадназначенныъ.;и для г 1 оочередного взаимодействия с соогоетствующим концом троса, а механизм на ружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала.Сущность способа состоит в том, что градуируемые тензорезисторы устанаьлива,от на усвитеьный элемен, выполненнь:й в виде цилиндрической трубки постоянного сечения по типу образцов для механических испытаний материаловнапример, с резьбовыми головками по ГОСТ 22706 - 77 Металлы, Метод испытания на растяжение при температурах (-100) - - 269)С) под углом к продольной оси его, Наиболее оптимальным углом наклона тензоо резисторов является угол, равный 45 . При этом в сечениях чувствительного элемента, расположенных под этим углом, при закручивании последнего создается напряженное состояние чистого сдвига, т,е, 5 возникают только нормальные напряженияразного анака, а касательные напряжения отсутствуют, Затем устанавливают на чувствительном элементе контрольные тензорезисторы в направлении, параллельном оси "0 чувствительного элемента и создают начальную линейную деформацию его посредством приложения растягивающей осевОй нагрузки. Измеряют указанную линейную деформацию контрольным тензорезисто оом. Создание начальной линейной дефор-.мации обеспечивает устранение зазоров в силовых тягах и захватах (в силовой цепи).Далее закручивают чувствительный элемент поочередно в одну и другую стороны. При 20 этом в направлении главных осей испытуемых тензорезисторов создается деформа ция растяжения или сжатия в зависимости от направления вращения, При закручивании измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему угловую деформацию чувствительного элемента, а градуировку тензо резисторов производят с учетом всех измеренных величин.На чертеке показано устройство, с поЗ 0 мощью которого реализуется описанныйспособ.Устройство содеркит корпус 1, в котором размещен криостат 2 с жестко закрепленной пассивной тягой 3 в виде опорной З 5 трубы, установленный в криостате чувствительный элемент 4, на внешней поверхности которого установлены тензорезисторы 5, а один из концов которого связан с пассивной тягой, механизм нагружения с активной силовой тягой б, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел (не показан), регистрирующий выходной сигнал тензорезисторов.Механизм нагрукения снабжен шлице вой втулкой 7, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси посредством упорного подшипника 8, шлицевым валом 9, установленным во втулке коаксиально ей с возмож ностью перемещения вдоль ее оси иповорота относительно оси, гибким тросом 10, намотанным на шлицевую втулку, и гирями 11 и 12, которые предназначены для поочередного взаимодействия с соответст вующим концом троса через ролики 13 и 14,Механизм нагружения шарнирно связан с активной силовой тягой, Гири накладывают на грузоприемные площадки 15 и 16. Вес гирь О создает на чувствительном элементе крутящий момент правого или левого на 1835046510 20 30 40 правления - в зависимости от того, на какую грузоприемную площадку накладывают гири.Для герметизации внутренней полости пассивной силовой тяги предусмотрено вакуумное уплотнение 17, позволяющее передавать как линейные, так и угловые перемещения активной тяги, Чувствительный элемент связан с пассивной тягой шарнирами 18 и 19. Для присоединения проводов от тензорезисторов к отсчетному узлу криостат снабжен герметичным вакуумным разъемом 20. Осевая нагрузке создается электродвигателем 21,Устройство работает следующим образом. Предварительно производят монтаж электрической цепи тензорезисторов, наличие цепи и работоспособность тензорезисторов проверяют электрическим прибором, например, омметром, Чувствительный элемент с установленными на его внешней поверхности в пределах измерительной базы (расчетной длины) тензсрезисторами (градуируемые - не менее 10 шт под углом (45 ч. 1) к оси чувствительного элемента, контрольные - не менее 2 шт, - параллельно оси чувствительного элемента) подсоединяют к силовым тягам и опускают вместе с этими тягами в криостат, Внутреннюю полость пассивной силовой тяги предварительно вакуумируют с помощью вакуумного насоса и заполняют газообразным гелием. Затем криостат заполняют не. обходимым хладагентом в зависимости от заданной температуры испытаний, например, жидким азотом или жидким гелием или их парожидкостными смесями.После достижения необходимой заданной температуры, контролируемой термометром, установленным на чувствительном элементе, начинают его нагружение осевой нагрузкой, При включении электродвигателя активная тяга перемещается вверх, деформируя чувствительный элемент, После достижения необходимой заданной линейной деформации, измеряемой контрольными тензорезисторами, электродвигатель выключают. Для создания крутящего момента на чувствительном элементе последовательно устанавливают на грузоприемную площадку гири, Пои этом трос перемещается вниз и поворачивает шлицевую втулку. Испытуемые тензорезисторы получают при этом в направлении своих главных осей линейную деформацию растяжения-сжатия (в зависимости от направления вращения), Упорный подшипник 8, передавая осевую нагрузку от электродвигателя, в тоже время допускает свободное угловое перемещение шлицевого вала 9, Поэтому при закручивании чувствительного элемента крутящий момент не передается на электродвигатель. Аналогично, осевая нагрузка от механизма нагружения не передается на шлицевую втулку за счет того, что шлицевое соединение допускает свободное линейное перемещение шлицевого вала 9 относительно шлицевой втулки 7,После проведения измерений в одном направлении снимают гЬрм 11 и устанавливают гири 12 на грузоподъемную площадку 16, При этом на чувствительном элементе создается угловая деформация обратного знака; Те испытуемые тензорезисторы, которые работают на растяжение при закручивании чувствительного элемента вправо, при закручивании чувствительного элемента влево работают на сжатие.Формула изобретения1. Способ градуировки тензорезисторов при низких температурах, заключающийся в том, что тензорезисторы устанавливают на чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрической трубки постоянного сечения, прикладывают к чувствительному элементу усилие растяжения в направлении его продольной оси, измеряют выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента и по измеренным величинам производят градуировку тензорезистаров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью позышения точности за счет обеспечения градуировки тензорезисторов не только и ри растяжении, но и при сжатии, тензорезисторы устанавливают под углом к продольной оси чувствительного элемента, на который параллельно его продольной оси устанавливают дополнительно контрольные тензорезисторы с известной чувствительностью,после приложения усилия растяжения измеряют выходной сигнал контрольных тензорезисторов, после чего закручивают чувствительный элемент поочередно в противоположные стороны и создают в нем угловую деформацию разного знака, измеря 1 от выходной сигнал тензорезисторов и соответствующую ему деформацию чувствительного элемента в направлении главной оси тензорезистора, а градуировку тензорезисторов производят с учетом всех измеренных величин.2, Устройство для градуировки тензорезисторов при низких температурах, содержащее корпус, размещенные в нем криостат с жестко закрепленной пассивной тягой. установленный в криостате чувствительный элемент, внешняя поверхность которого предназначена для закрепления градуируемых текзорезисторов, а один из концов со1835046 Составитель Л.Дубрехред М.Моргентал н Корректор М,Андрушенко акт Заказ 2712 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ательский комбинат Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 изводствен единен с пассивной тягой, механизм нэгружения с активной тягой, соединенной с другим концом чувствительного элемента, и отсчетный узел. отл ич аю ще ес я тем, что, с целью повышения точности за счет 5 обеспечейия градуировки тензорезисторов не только при растяжении, но и при сжатии, оно снабжено шлицевой втулкой, установленной на торце пассивной тяги с возможностью поворота относительно ее оси, 10 шлицевым валом, установленным во втулке коаксиально ей с возможностью перемещения вдоль ее оси и поворота относительно оси, гибким тросом намотанным нэ шлицевую втулку, и гирями, предназначенными для поочередного взаимодействия с соответствующим концом троса, а механизм нагружения и активная тяга шарнирно соединены с соответствующими торцами шлицевого вала.