Устройство для измерения изгибающего момента

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 06.07,77 (21) 2504136/18-10с присоединением заявки РЙно делам нзооретеиий н открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт редукторостроения(7 ) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА Изобретение относится к технике измеренич изгибающих моментов, возникающих в строительных конструкциях, деталях машин, например в валах и балках, и может быть использовано при стендовых испытаниях строительных конструкций, соединительных муфт для определения их способности передавать или компенсировать изгибающие моменты,Известны устройства для измерения изгибающего момента, в которых проволочные тензорезисторы (рабочие и компенсационные расположены попарно в разных сечениях и включены в противоположные плечи моста 1. Однако эти устройства обладают недостаточной точностью, обусловленной действием неучтенных осевых сил при по явлении изгибающего момента.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения момента, изгибающе о консольно закрепленный вал 2В этом устройстве измерение изгибающего момента сводится к измерению сигнала пени полумоста, сформированного из трех рабочих и одного компенсационного тензорезисторов. Рабочие тензорезисторы расположены в вдвух различных сечениях консольной части вала, Расстояние между сечениями равно расстоянию от свободного конца вала до ближнего сечения, В ближнем сечении диаметрально противоположно размещены два рабочих тензореэистора, а третий тензорезистор размещен во втором сечении. Иэ рабочих и компенсационного тензорезисторов сформирован полумост, причем одно плечо полумоств состоит из диаметрально противоположных тензорезисторов первого и второго сечении, другое плечо - из оставшихся рабочего и компенсационного тензореэисторов. Описанное устройство позволяет автоматически исключать влияние на результат измерения изгибающего момента неизмеряемых радиальных сил, но при одновременном действии и осевых сил их влияние3 699на результат измерения изгибающего момента не исключается,В ряде случаев, когда возникновениеосевой силы обусловлено конструктивными особенностями объекта испытания (надример, торцовой или упругой муфты созвездочкой, зубчатой муфты в момент пуска) при измерении изгибающего моментаможет возникнуть недопустимо большаяпогрешность. оЦелью изобретения является повышение точности измерений за счет автома-.тической компенсации действия нерегистрируемых поперечных и продольных сил итемпературных напряжений. 15Это достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения изгибающего момента, содержащее три образующих полумост рабочих тензореэисторврасположенных парами в двух сечениях плоскости изгиба балки, введены дополнительно три рабочих тензореэисторв, расположенные вместе с другими рабочими тензорезисторвми тремя диаметрально противостоящими парами в трех сечениях плоскости изгиба балки и включенные в полумост так, что каждое плечо его образуютдвв тенэорезистора первых двух сечений(начиная от точки приложения поперечныхсил), расположенные с одной стороны, и ЗОодин тензорезистор третьего сечения плоскости изгиба, расположенный с диаметрально противоположной стороны балки, причем расстояние от точки приложения поперечных сил до третьего сечения равно З 5сумме расстояний первых двух сеченийдо той же точки.На фиг. 1 представлена схема расположения тензорезисторов на детали; нафиг. 2 - его электрическая схема.ЩНа испытываемой балке 1 (фиг, 1 поодну сторону от поперечных сил в плоскости изгиба наклеивают рабочие тензорезисторы 2-7 симметрично оси балки.Тензорезисторы 2, 3 и 4 (фиг. 2соединены последовательно и образуют одно из плеч полумоста, Другое плечо полумоста образуют тензорезисторы 5, 6 и7, соединенные также последовательно. Полумост подключают ко вторичной аппара; туре.Устройство работает следующим образом,При одновременном возникновении поперечной силы Р, продольной Й и иэгибаю 55щего момента М иг, деформация Я наружных в локон материала балки в, зонеразмещения датчиков 1 фиг. 1) с учетом 368включения в полумост фиг. 2), где знаками (+) и (-) условно отмечены полярности напряжения плеч относительно средней точки полумоста, выражается так:ИЗ ИЗ ИФ И 5 ИЬ И 7ЕЖ ЕФ Е% Б% ЕФ ЕФ23 5243ЕЮ ЕЧЧ ЕЧЧ Е% Е% ЕФ2 Ь 4 5 Об 7ЕР ЕЕ ЕЕ ЕГ ЕГ ЕЕ где Е модуль упругости материалабалки;-М - изгибающие моменты от Ю д ,деИ 2 И 7формирующие наружные волокнабалки р зоне расположения тензорезисторов 2-7 соответственно;Р -р - усилия растяжения (сжатия) от2р, действующие в зоне расположения 2-7 тензооезисторовсоответственно;- - расстояния от Р до -1 И сечений расположения тензорезисторов соответственно;Я -Я - усилия растяжения (сжатия) от2 7О, деформирующие наружныеволокна белки в зоне действия2-7 тенэореэисторов соответственнорФ - момент сопротивления относительно оси расположения тензореэисторов,"- площадь поперечного сечениябалки.Так как для любых балок, симметричных относительно оси расположения тензорезисторов, осевые моменты сопротивления в диаметрально противоположных точках равны, тоИ 2 И И 4 И 5 И 6 И 7 2 Э 7 Э )6 2 4 1 5 1а твк квк деформация балки от продоль ных сил обратно пропорциональна площади поперечного сечения ее, то2 Э 4 Б 6 7ЕР ЕЕ ЕР ЕЕ ЕЕ ЕР С учетом написанного, выражение (1) пример ьидТак как Е и И - величины для двиной балки постоянные, то можно записать 2-- =К ЕФ Тогда выражение 14 примет вид 5 Е=КМТаким образом, достигается автоматическая компенсация неизмеряемых сил.Одновременно осуществляется и температури ая компенсация.Наиболее перспективными для использования в устройстве при использованииметаллической балки) являются фольговые тенэорезисторы ввиду точного изго-, 15товления формы решетки, обычно с указанием поперечной и продольной осей симметрии). Они менее подвержены влияниюпоперечных деформаций по сравнению спроволочными и обладают меньшей температурной нестабильностью по сравнению сполупроводниковыми и беспетлевыми тенэорезисторами из жил литого микропровода,При использовании в устройстве с неметаллической консолью для данной схемы в качестве измерительных элементовболее перспективны бесклеевые тензометры.Использование изобретения при стендо- З 0вых испытаниях компенсирующих свойствмеханических муфт для измерения изгибающих моментов, возникающих на соединяемых муфтами валах, позволяет ускорить,проведение испытаний за счет исключенияэтапа обработки результатов измерений.Кроме того, уменьшаются трудозатратына обработку результатов измерений, атакже повторные эксперименты, поскольку40 появилась воэможность сразу ввести оизуальпый контроль правильности процесса измерения по осциллографу без предварительной обработки результатов.Формула изобретенияУстройство для измерения изгибающего момента, содержащее три образующихплумост тензорезистора, расположенныхв двух сечениях плоскости изгиба балки,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений эасчет автоматической компенсации действиянерегистрируемых поперечных и продольных сил и температурных напряжений, внего введены дополнительно три тензорезистора, расположенные вместе с другими тенэорезисторами тремя диаметральнопротивостоящими; парами в трех сеченияхплоскости изгиба балки и включенные вполумост, причем каждое плечо его образовано двумя тенэореэисторами первыхдвух се.ений 1 начиная от точки приложения поперечных сил), расположеннымис одной стороны, и одним тензореэисторомтретьего сечения плоскости изгиба, расположенным с диаметрально противоположной стороны балки, а расстояние от точки приложения поперечных сил до третьего сечения равно сумме расстояний первых двух сечений до той же точки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 94161, кл. 8 01 Ь 1/041 1951,2, Авторское свидетели:тво СССРМ 567942, кл, 6 01 В 7/16 рб 01 Ь 3/10, 1975 (прототип),Составитель И, ПоповРедактор Л. Бибер Техред 3. Фанта Корректор В. БутягаЗаказ 7207/45 Тираж 1073 Подписное 1 БИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж, Рауц 1 ская набд. 4/5 Филиал ПП 1 Гатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4