63626

Диаграммные аппараты

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Диаграммные аппараты служат для графического изображения зависимостей основных параметров испытания. Способы передачи информации на диаграммный аппарат: Механический Электрический Гидравлический...

Русский

2014-06-22

315.19 KB

0 чел.

3.4 Диаграммные аппараты.

Диаграммные аппараты служат для графического изображения зависимостей основных параметров испытания.

Способы передачи информации на диаграммный аппарат:

  1.  Механический
  2.  Электрический
  3.  Гидравлический
  4.  Оптический

3.4.1 Диаграммные аппараты механического типа

Рис.

Увеличение масштаба деформации за счет увеличения диаметра барабана; увеличение масштаба диаграммы за счет применения системы шестерен - не целесообразно, так как это не повышает, а даже понижает точность записи. Усилие записывается точно, а  перемещение -приблизительно, так как во время испытания деформируется кроме испытываемого образца и активный захват, нить при помощи которой вращается барабан и т. д.

3.4.2 Гидравлический диаграммный аппарат

Рис.

Если трубку Бурдона соединить с рабочим цилиндром, то угол поворота барабана будет пропорционален приложенной нагрузке.

От соотношения объемов плунжера I и сильфона зависит только масштаб перемещений.

3.4.3 Оптический диаграммный аппарат.

Рис.

Такие диаграммные аппараты применяются в машинах для испытания микрообразцов.

Передаточное число находится в пределах 50-250.

Запись диаграммы осуществляется при помощи фотокамеры.

Тензометры

При измерении напряженно-деформированного состояния деталей и агрегатов при их эксплуатации используют ряд методов тензометрии, в основу которых положены различные физические принципы измерения.

Существуют – рентгеновские методы, методы фотоупругости, хрупких покрытий, гальванических покрытий и методы с использованием тензометрических преобразователей.

Сущность рентгеновского метода измерения основана на явлении интерференции рентгеновских лучей, проходящих через решетку исследуемого материала.

В основу хрупких покрытий положен эффект образования трещин под действием приложения нагрузок.

Метод гальванических покрытий основан на образовании темных пятен на медном гальваническом покрытии, нанесенном на исследуемый объект. Этот метод используется при циклическом нагружении. При известном числе циклов нагружения, модуле упругости материала объекта определяют  минимальное значение напряжения, при котором появляются темные пятна на гальваническом покрытии.

Метод фотоупругости основан на использовании явления двойного лучепреломления у прозрачных материалов под действием механических напряжений. При этом величина двойного лучепреломления пропорциональна значениям деформации объекта, которая определяется порядком интерференционных полос, при просвечивании материала поляризационным светом.

Тензометрические преобразователи подразделяются на – механические, оптические, гидравлические, пневматические, струнные (акустические), электрические.

Действие механических тензометров основано на масштабном преобразовании деформации с помощью механических передач до величины, удобной для регистрации. Для этой цели используют рычажные и рычажно-зубчатые передачи.

В оптических тензометрах для преобразования деформации в удобную для регистрации величину используют оптический луч. При этом отсчет можно производить по перемещению светового пятна на шкале.

Действие гидравлических и пневматических тензометров основано на изменении расхода жидкости или газа через измерительное сопло.

В струнных тензометрах используют изменение частоты собственных колебаний струны при деформации объекта.

В основу работы электрических тензометров положен принцип измерения изменения параметров электрической цепи при перемещении.

Электрические тензометры делят на тензометры сопротивления, индуктивные, емкостные, пьезоэлектрические.

Действие потенциометрического тензометра сопротивления основано на измерении величины сопротивления между ползунком потенциометра, механически связанным с опорной призмой, образующим базу и крайним выводом потенциометра.

В основу емкостных тензометров положено изменение электрической емкости между двумя пластинами, вызванное перемещением одной из пластин под действием деформации.

Существует большой класс тензорезисторных тензометров, действие которых основано на принципе изменения сопротивления металлов или полупроводников под действием деформации.

Чувствительным элементом таких тензометров является тензодатчик, он может быть проволочным, фольговым и полупроводниковым.

Дальше идет аппаратура для записи диаграммы «нагрузка - деформация».

Измерение перемещений

В датчике перемещения измеряется расстояние подвижной точки на объекте от неподвижной точки. Обычно датчики для измерения перемещений изготавливаются на основе резистивных чувствительных элементов (в том числе и тензорезисторов), индуктивных, емкостных и т.д.

Применяются датчики как с непрерывным выходным сигналом (аналоговые), так и с дискретным (цифровые).

Рассмотрим некоторые из датчиков:

а) линейные измерения

РИС.

- реостатный датчик перемещений (аналоговый)

Датчик перемещений с тензорестором
РИС- балочный (для больших перемещений)
РИС- П-образный для больших перемещений
РИС- круговой датчик для средних перемещений
РИС- балочный для малых перемещений
РИС- П-образный для измерения малых перемещений
РИС- кольцевой (1:2*10
-6 ) – (1:2) мм

1.2.3. Индуктивные датчики перемещений

В этих датчиках в качестве чувствительных элементов используются дифференциальные дроссели или трансформаторы.

Измерительный путь S серийных датчиков составляет ~ 80% длины катушки и
равен 0,5 90
± 500 мм

Рис.

-индуктивный (солиноид) трансформаторный (1:2)-(30:500) мм
частотный диапазон 0 - 1250 Гц

Рис.

- индуктивный больших перемещений

Цифровые датчики

Рис.

- с переключающим элементом

Рис.

- индуктивный безконтактный

Рис.

- с электродинамическим чувствительным элементом (магнитная, воспроизводящая головка)

Рис.

- с фотоэлектрическим чувствительным элементом

1.2.4. Датчики углов поворота.

Способы измерения углов поворота во многом аналогичны измерениям поступательного перемещения. В качестве чувствительных элементов здесь используются: резисторы с подвижным контактом, изготовленные из тонкого провода.

Пассивных датчиков индуктивного и емкостного типа, а так же фотоэлектрических датчиков.

РИС. Реостатного типа

РИС. С индуктивным чувствительным элементом

РИС. С емкостным чувствительным элементом.

РИС. С индуктивным чувствительным элементом и ступенчато изменяющимся сигналом (цифровой)

РИС. С фотоэлектрическим чувствительным элементом.

Рычажный тензометр для измерения статических деформаций.

Рис.

  1.  Призма
  2.  Зеркальная шкала
  3.  Корпус
  4.  Стрелка тензометра
  5.  Винт
  6.  Подшипник
  7.  Траверса
  8.  Рычаг
  9.  Подвижная призма

Используется для предварительной оценки деформации.

Оптический тензометр с фотодиодами.

Рис.

  1.  Считывающая головка
  2.  Шкала
  3.  Шкала со штрихами
  4.  Корпус тензометра
  5.  Зажим для образца
  6.  Образец
  7.  Рычаги

На одном из рычагов закреплена считывающая головка 1, в которой размещен источник света и фотодиод, а на другом рычаге шкала 3 со штрихами 2. При деформации объекта считывающая головка поднимается вдоль шкалы, а с фотодиода поступает сигнал на аппаратуру, импульсы, число которых пропорционально деформации.

Струнный акустический тензометр.

Собственная частота колебаний струны зависит от величины механических напряжений в струне.

f – собственная частота колебаний струны

l – свободная длина струны

σ – растягивающие напряжения

ρ – плотность материала струны

Струна связана  объектом исследований и при деформации объекта меняется величина σ. Измерив частоту колебаний струны можно судить о деформации объекта.

Рис.

  1.  Подвижная призма
  2.  Ферромагнитная струна
  3.  Электромагнит
  4.  Неподвижная призма
  5.  Корпус

Индуктивный тензометр

Рис.

  1.  Подвижная призма с якорем
  2.  Катушка электромагнита
  3.  Неподвижная призма
  4.  Корпус тензометра

Тензорезисторный тензометр

  1.  Подвижная призма
  2.  Корпус тензометра
  3.  Упругая пластина
  4.  Резисторы
  5.  Регулировочный винт


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22515. Расчет статически неопределимых стержневых систем 54 KB
  Расчет статически неопределимых стержневых систем Связи накладываемые на систему. На брус могут быть наложены связи т. Наложение одной связи снимает одну степень свободы с бруса как с жесткого целого. Связи в рамах и стержневых системах делят обычно на связи внешние и связи внутренние или взаимные.
22516. Метод сил 142 KB
  Метод сил. Наиболее широко применяемым в машиностроении общим методом раскрытия статической неопределимости стержневых и рамных систем является метод сил. Он заключается в том что заданная статически неопределимая система освобождается от дополнительных связей как внешних так и взаимных а их действие заменяется силами и моментами. Таким образом при указанном способе решения неизвестными оказываются силы.
22517. Расчет толстостенных цилиндров 176.5 KB
  В цилиндрах у которых толщина стенок не мала по сравнению с радиусом подобное предположение повело бы к большим погрешностям.1 изображено поперечное сечение толстостенного цилиндра с наружным радиусом внутренним ; цилиндр подвергнут наружному и внутреннему давлению . Расчетная схема толстостенного цилиндра. Рассмотрим очень узкое кольцо материала радиусом внутри стенки цилиндра.
22518. Расчет тонкостенных сосудов и резервуаров 81 KB
  Выделим Рис. Рис. Усилия Рис.2 дадут в нормальном к поверхности элемента направлении равнодействующую ab равную Рис.
22519. Расчет быстровращающегося диска 100.5 KB
  Расчет быстровращающегося диска Значительный интерес представляет задача о напряжениях и деформациях в быстро вращающихся валах и дисках. Высокие скорости вращения валов паровых турбин обусловливают появление в валах и дисках значительных центробежных усилий. Вызванные ими напряжения распределяются симметрично относительно оси вращения диска. Рассмотрим наиболее простую задачу о расчете диска постоянной толщины.
22520. Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера 89.5 KB
  Однако разрушение стержня может произойти не только потому что будет нарушена прочность но и оттого что стержень не сохранит той формы которая ему придана конструктором; при этом изменится и характер напряженного состояния в стержне. Наиболее типичным примером является работа стержня сжатого силами Р. Разрушение линейки произойдет потому что она не сможет сохранить приданную ей форму прямолинейного сжатого стержня а искривится что вызовет появление изгибающих моментов от сжимающих сил Р и стало быть добавочные напряжения от...
22521. Анализ формулы Эйлера 80 KB
  1: 1 Таким образом чем больше точек перегиба будет иметь синусоидальноискривленная ось стержня тем большей должна быть критическая сила.1 Таким образом поставленная задача решена; для нашего стержня наименьшая критическая сила определяется формулой а изогнутая ось представляет синусоиду Величина постоянной интегрирования а осталась неопределенной; физическое значение ее выяснится если в уравнении синусоиды положить ; тогда т. посредине длины стержня получит значение: Значит а это прогиб стержня в сечении посредине его...
22522. Пределы применимости формулы Эйлера 141 KB
  Для стали 3 предел пропорциональности может быть принят равным поэтому для стержней из этого материала можно пользоваться формулой Эйлера лишь при гибкости т. Теоретическое решение полученное Эйлером оказалось применимым на практике лишь для очень ограниченной категории стержней а именно тонких и длинных с большой гибкостью. Попытки использовать формулу Эйлера для вычисления критических напряжений и проверки устойчивости при малых гибкостях вели иногда к весьма серьезным катастрофам да и опыты над сжатием стержней показывают что...
22523. Прочность при циклически изменяющихся напряжениях 149.5 KB
  Так например ось вагона вращающаяся вместе с колесами рис. Рис. Для оси вагона на рис. В точке А поперечного сечения рис.