Скидка ­ 50 %

Прибор измеряющий силу


Прибор для измерения силы

Главная > Инструмент > Прибор для измерения силы

Среди многих видов измерений необходимо измерять силу удара, тяги, вращения и другие. Прибор для этого называется динамометр. Само это слово произошло от двух древнегреческих слов: δύναμις  – «динамо (сила)» и μέτρεω – «метрио (измеряю)».

Измерения силы в системе СИ

Единица силы в этой системе – ньютон. Название эта единица получила в честь английского физика Исаака Ньютона. Один ньютон (1 Н) – это такая сила, которая придаёт телу весом 1 кг ускорение 1 метр в секунду и равна 102 граммам. На табло динамометров обычно вместо ньютонов указываются килограммы.

Принцип действия и история изобретения динамометра

Приборы для измерения емкости аккумулятора

Принцип действия прибора основан на законе физики, который называется закон Гука, открытый в 1660 году. Он гласит, что деформация пружины прямо пропорциональна силе, действующей на неё.

Первые аппараты для измерения силы появились в XVIII веке. Это весы. В XIX появились приборы с пружиной, растягивающейся под действием приложенного усилия. Позже было изобретено устройство со спиральной пружиной. Эти приборы работали на растяжение. Позже были изобретены устройства, реагирующие на сжатие.

Виды приборов

Есть разные виды устройств, осуществляющих измерение силы. Они отличаются:

  • по предельному усилию – от долей ньютона (нескольких грамм) до десятков меганьютонов (тысяч тонн);
  • по типу измеряемой нагрузки: тяговые, измеряющие силу, и вращательные, предназначенные для измерения вращающего момента;
  • по принципу действия: механические, электрические и гидравлические.

В некоторых приборах применяются сразу несколько типов датчиков, дополняющих друг друга.

Механические (рычажные или пружинные) динамометры

Это самые простые и дешёвые устройства. Точность их зависит от температуры окружающей среды.

В устройстве рычажного типа вместо пружины используется рычаг, деформация которого передаётся на табло. Пример такого устройства –автомобильный динамометрический ключ.

В пружинных приборах усилие передаётся на пружину, которая сжимается или растягивается. Это зависит от направления приложенной силы и конструкции устройства. В свою очередь, пружина передаёт сигнал на датчик и (или) табло, цифровое или стрелочное.

Самым известным прибором такого типа является базарный безмен.

Гидравлический динамометр

Принцип действия устройства гидравлического типа основан на измерении количества жидкости, вытесненной из цилиндров.

Приборы такого типа точнее, но дороже и менее надёжны.

Электрический динамометр

Состоит из датчика, который при деформации выдаёт сигнал, усилителя этого сигнала и табло. Приёмником сигнала является упругий элемент – пружина, рычаг или мембрана, передающие усилие на датчик. От типа используемого датчика виды электрических динамометров получили своё название:

  • Индуктивные. Действующим элементом этих датчиков является катушка, индуктивное сопротивление которой изменяется при попадании в активную зону металлического, магнитного или других материалов, а также изменении положения сердечника катушки. Эти датчики получили большое распространение из-за простоты и надёжности в работе;
  • Емкостный датчик. Представляет собой конденсатор из двух пластин с воздушным зазором между ними. Под воздействием давления зазор меняется, что приводит к изменению ёмкости конденсатора;
  • Пьезоэлектрические. Пьезоэлектрический эффект (от греческого πιέζω «пьезо – давлю, сжимаю)» – это появление поляризованного сигнала на диэлектрике при давлении на него. Один из вариантов использования этого эффекта – микрофон;
  • Вибрационно-частотные. Внутри этих датчиков находится струна, частота колебаний которой изменяется при изменении натяжения. Так меняется звук струны на гитаре при настройке. Кроме струны, внутри устройства находятся возбудитель, вызывающий колебания, а также приёмник, улавливающий частоту. Преимуществом является высокая точность, не зависящая от длины проводов;
  • Тензорезисторные. Название этих датчиков произошло от латинских слов tensus – напряжённый и resisto – сопротивляюсь. Действующим элементом этого датчика является полупроводниковый резистор. Сопротивление этого элемента меняется при деформации.

Ниже изображена схема включения тензорезисторного датчика.

Схема тензометрического датчика: 1 – упругое тяговое звено, 2 – рабочий тензорезистор, 3 – измерительный мост, 4 – усилитель, 5 – регистратор

Одноразовые датчики

Кроме динамометров, рассчитанных на длительную работу, есть приборы, предназначенные для однократного применения. Они разрушаются при использовании. Такие измерители применяются во многих сериях научно-популярного сериала «Разрушителей мифов» (MythBusters).

Применение динамометров

Люмен – единица измерения освещенности

Приборы для измерения силы используются в самых разных областях жизни:

  • Измерение усилий сжатия створок закрывающихся дверей. В лифтах, метро, электропоездах и других местах применяются сдвигающиеся створки дверей. Усилие прижатия не должно превышать определённую величину, безопасную для людей, попавших между ними;
  • В спорте, а также реабилитационной медицине для измерения усилия сжатия кисти, плечевого пояса или поясницы. В боксе такие устройства измеряют силу удара;
  • В робототехнике и протезировании конечностей динамометры позволяют регулировать усилие сжатия искусственной кисти. Это позволяет удержать штангу или не раздавить яйцо;
  • Элемент весов. Позволяют взвешивать вагоны поезда, автомобили целиком или давление, оказываемое одним колесом на дорогу;
  • При постройке плотин и больших зданий такие датчики устанавливаются внутри конструкций. Это позволяет контролировать внутренние напряжения и целостность сооружения;
  • При испытаниях автомобилей, тепловозов и других тяговых механизмов. Аналогичные приборы применяют для взвешивания грузов, подвешенных на крюке мостового или башенного крана.

Приборы для измерения силы получили широкое распространение в технике, медицине, спорте, а также других областях жизни. Благодаря разнообразию типов, можно найти устройство для выполнения измерений в любых условиях.

Видео

Единица измерения напряжения

elquanta.ru

Динамометр – прибор, который знает силу любого механизма + видео

Принцип действия динамометра известен не очень большому количеству людей, собственно, как и сам этот прибор. Мы исправим это недоразумение, составив краткую характеристику такого инструмента. Возможно, он мог бы решить некоторые ваши задачи, а вы об этом и не догадывались!

Что же это за машина, что способна измерить силу?

Его относят к приборам, измеряющим силы или силовые моменты. Промышленные предприятия, на которых требуются силовые измерения, применяют подобные приспособления. Часто они необходимы для того, чтобы осуществить плановые поверки стендов, а также агрегатов, которые предназначены для различных испытаний. Используют их и при поверках силовых приборов, когда требуется определить силы 1 или 3 разрядов. Широко применяются данные приборы и в качестве эталонных средств по ГОСТу 8.065 и в тех работах, где нужно производить калибровку.

Первым прибором, который помогал измерить силы, были весы. Впервые их изображение появилось в печати в семнадцатом веке. В следующем столетии Сальтером было предложено для подобных целей устройство с пружиной, при помощи груза она растягивалась. Был прибор с циферблатом, там измерение выполнялось замкнутой кольцеобразной пружиной. Уже позже появились нажимы Прони и динамометры Томсона, Броуна, Межи и Геффнер-Альтенека. Последние модели усовершенствовали, и на сегодняшний день представилась возможность использовать их во многих отраслях.

Основные элементы, которые включают динамометры растяжения: силовое звено (упругий элемент) и отсчетное устройство. В силовом звене идет непосредственно измерение усилий: там происходит деформация или небольшие колебания. С их помощью и передаются сигналы на отсчетное устройство. Такими инструментами измеряются усилия в таких единицах измерения, как Ньютоны и килограмм-сила.

Итак, что измеряют динамометром, мы разобрались, теперь посмотрим, как подразделяются данные приборы по принципу действия. Они бывают механическими, которые классифицируют на пружинные и рычажные, гидравлическими и электрическими. Кроме таких прикладных задач, бывают и специфические разновидности силового прибора, например, тормозные и трансмиссионные. Теперь остановимся на каждом подробнее.

Виды силомерных инструментов – как они работают?

Механические инструменты такого вида делятся на пружинные и рычажные.

  • Ручной пружинный динамометр устроен так, что сила передается пружинам, они, в свою очередь, будут сжиматься и растягиваться, а направление уже будут создавать приложенные силы. После сжатий и растягиваний на приборе будут видны показатели. Вот они и будут основными величинами, именно их он и регистрирует.
  • В рычажных моделях деформация образуется с помощью установленного рычага.

Принцип работы гидравлического прибора основан на вымещениях измеряемой силой жидкостей из цилиндров. В конструкции имеется специальное цилиндрическое устройство, заполненное жидкостью. Когда на приспособлении создается усилие, то жидкость подступает к трубке и затем к аппарату, который записывает и регистрирует показатели. Таким нехитрым законом физики получилось создать довольно точный прибор.

А что же что измеряется динамометром электрического типа? Приборы такого вида состоят из датчиков, с их помощью преобразуется деформация от воздействий сил в электрические сигналы. Также имеются и дополнительные датчики, они усиливают и записывают электрические сигналы от первых датчиков. Если необходимо преобразовывать силы или силовые моменты в деформацию, то нужно пользоваться индуктивными, пьезоэлектрическими, тензорезисторными и вибрационно-частотными датчиками сопротивлений.

Когда будет создаваться силовой момент, то датчик тут же будет деформироваться, а токи моста сопротивлений будут меняться. У электрических сигналов силы всегда пропорциональны деформациям элементов, а значит, и силам воздействий. При помощи второго датчика будет усиливаться сигнал, а показатели будут записываться для следующей обработки.

Принцип работы тормозного измерителя силы основан на поглощении мощностей обследуемых агрегатов. Приборы такого типа отличаются конструктивными решениями, то есть могут быть установлены в тормоза разных видов. Это могут быть гидравлические тормоза Прони или электромагнитные, а с помощью двигателей определяется мощность. Во время работы происходит воздействие на вал, и вращательными усилиями или крутящими моментами происходит измерение прибором. Наиболее часто измеряется скорость вращений валов при помощи тахометра.

Результаты измерений сопоставляются, находится входная и выходная мощности прибора. При помощи гидравлического тормоза есть возможность измерить мощность на агрегатах с высокими оборотами.

В приборах трансмиссионного типа установлено устройство – тензодатчик. Он тесно связан с приводным валом, с его же помощью происходит и измерение деформаций кручений. Деформации меняют электрические сопротивления на тензодатчике. Наиболее часто такими приборами пользуются на судовых двигателях.

Почему не каждый слышал про динамометр?

Почему мы редко слышим об использовании этого приспособления? На самом деле, это очень специфический прибор, и сферы его применения не так доступны. Например, инструменты для замера силы широко применяются там, где необходимо измерять требуемую мощность для сжатия створок. Это почти все автоматически закрывающиеся системы. Работу таких приборов можно увидеть в дверях трамваев или автобусов. Под контролем такого приспособления открываются двери в вагонах поездов, метро, грузовых и пассажирских лифтов, гаражных ворот, автомобильных окон, сдвигающихся люков на крыше…

Если вспомнить некоторые случаи из жизни, то можно представить и различные травмы от таких дверей. Поэтому при разработке любых конструкций с такими приборами созданы специальные нормы и правила, не только связанные с установками, но и с их пользованием. При разработке рассчитываются все необходимые значения сил сжатий, особенно если это закрывающиеся системы. Производители учитывают все показатели при конструировании подобных механизмов.

Как развивается этот прибор сегодня?

Современная промышленность не останавливается на достигнутом. Появления таких приборов в жизни людей позволили создавать много полезных устройств, которые облегчают жизнь. Производители в своей работе используют новые открытия, новые технологии. Постепенно старые модели уходят из обихода и появляются новые, более удобные. Так, на сегодняшний день вместо привычных механических все больше используются электронные силомеры. Они отличаются составляющими элементами.

Устройство электронных приборов содержит тензодатчик, то есть силовой датчик, измерительные индикаторы и соединительные провода или радиоканалы. Принцип работы такого вида прибора основан на измерении деформаций тензометрическим датчиком за счет воздействий прикладываемых сил. В процессе работы образуется электрический сигнал, полностью прямо пропорциональный сообщенной деформации. Полученные показатели и являются силовыми величинами.

В настоящее время именно такими приборами пользуются во многих промышленных отраслях для поверок испытательных машин, либо стендов. Поэтому производители стараются выпускать чаще такие приборы, предназначение которых – определять не только изменяющиеся, но и статические силы растяжений и сжатий. Последняя модель измерительного прибора СИУ2 и СИУ работает именно с помощью инструмента сжатий. Их применение наиболее востребовано на предприятиях, где необходимо проводить проверки испытательных конструкций.

remoskop.ru

Приборы для измерения силы и их поверка

Используемые в строительстве силоизмерительные приборы и машины по принципу действия можно разделить на три основные группы:

  • 1) приборы, основанные на уравновешивании измеряемой силы силой тяжести;
  • 2) приборы, основанные на измерении деформаций;
  • 3) приборы, основанные на измерении давления.

Приборы первой группы представляют собой рычажную систему, при помощи которой измеряемая сила уравновешивается массой груза. На этом принципе основаны эталонные рычажные динамометры и некоторые испытательные приборы и машины. Например, прибор Михаэлиса (рис. 7.1) и машина МНИ-100 для испытания на изгиб стандартных образцов — балочек из цементного теста размерами 40 х 40 х 160 мм.

Приборы первой группы имеют высокую точность и чувствительность при большом диапазоне измерений, долговременную стабильность характеристик при минимальном уходе, малую зависимость показаний от температуры. Их главными недостатками являются большие габаритные размеры, высокая стоимость и узкое назначение. При необходимости дистанционной передачи показаний требуется применение сложных вторичных преобразователей.

Приборы второй группы состоят из упругого звена, воспринимающего измеряемую силу, с последующим преобразованием возникающей деформации в показания прибора. Приборы этой группы наиболее универсальны и находят все большее распространение. При их создании используют следующие типы преобразователей: механический, потенциометрический, индуктивный, тензометрический, пьезоэлектрический и др.

Рис. 7.1. Прибор Михаэлиса:

  • 1 — основание; 2 — образец; 3 — стойка; 4,1 — рычаги; 5 — серьга;
  • 6 — груз; 8 — консоль; 9 — сосуд с дробью; 10 — задвижка; 11 — ведерко; 12 — зуб задвижки; 13 — захват

Механические преобразователи применяются, например, в пружинных весах с цилиндрической пружиной, которая через рычажный механизм связана с указателем отсчетного устройства с круговым циферблатом. Основным недостатком является необходимость иметь при взвешивании значительные деформации пружины (до 30 мм). В механических динамометрах с упругим звеном, имеющим незначительные деформации (до 0,25 мм), для их измерения и регистрации используют индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. В этом случае показания получают в миллиметрах. Показанный на рис. 7.2 эталонный динамометр третьего разряда имеет погрешность показаний не более ±0,5% и используется в основном для градуировки и поверки рабочих испытательных машин и прессов.

Эталонные динамометры подобного типа, отличающиеся конфигурацией упругого элемента и конструкцией передаточного механизма, изготавливают для диапазонов измерений 100...5 х Ю6 Н. Их

Рис. 7.2. Эталонный динамометр 3-го разряда на нагрузку 30 кН:

1 — индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм; 2 — упругий элемент

основным достоинством является малая зависимость от изменений температуры, а основным недостатком — получение измерительной информации в единицах длины и невозможность ее автоматической передачи на расстояние.

В приборах второй группы с использованием потенциометрического, индуктивного, тензометрического, пьезоэлектрического преобразователей деформация от приложения силы преобразуется в электрическую величину, удобную для передачи на любые расстояния, а также для последующего преобразования и обработки. Это главное достоинство обеспечило их наиболее широкое распространение.

  • 1. Потенциометрические преобразователи используют для преобразования линейного или углового перемещения в изменение тока, пропускаемого через обмотку потенциометра. Зависимость выходного напряжения от перемещения ползунка потенциометра получается линейной при условии, что сопротивление всей измерительной цепи во много раз превышает сопротивление обмотки потенциометра. Соотношение сопротивлений выбирают исходя из допускаемого отклонения от линейности порядка 1%. Обмотку выполняют из манганина, вольфрама, константана, платино-иридия и других высокоомных сплавов с диаметром провода 0,01...0,2 мм.
  • 2. Индуктивные преобразователи основаны на преобразовании линейного перемещения в индуктивность катушки. Наибольшее распространение получили конструкции, использующие схему дифференциального трансформатора. Они используются в динамометрах растяжения под нагрузки до 5 т. При высокой точности, чувствительности и универсальности эти преобразователи имеют значительные размеры и высокую стоимость.
  • 3. Тензометрические преобразователи получили широкое распространение благодаря своей универсальности. Принцип их действия основан на изменении электрического сопротивления металлической проволоки или волокон и нитей из других материалов при их деформировании. Традиционные проволочные тензорезисторы (рис. 7.3) изготавливают из нихромовой или константановой проволоки диаметром 0,015...0,05 мм, имеющей большое удельное сопротивление и высокую чувствительность к деформации. Тензорезистор покрывают тонкой эластичной изоляционной пленкой и крепят к упругому элементу динамометра. Разработаны кремневые монокристаллические тензопре- образователи, которые применяют при изготовлении высокоточных силоизмерительных устройств, в том числе весов с диапазоном взвешивания 0,2...500 кг.

Рис. 7.3. Схема проволочного тензорезистора

4. Пьезоэлектрические преобразователи основаны на так называемом пьезоэффекте — способности некоторых кристаллов генерировать электрические заряды в результате приложения к ним силовых воздействий. Для изготовления пьезопреобразователей используют кристаллы кварца, сегнетовой соли, сернокислого лития и других материалов.

Основное преимущество пьезопреобразователей заключается в их большой жесткости, благодаря которой они обладают высокой частотой собственных колебаний при малых деформациях. Их используют при измерениях быстроменяющихся величин давлений или ускорений (виброизмерительная аппаратура, акселерометры и др.)

Кроме рассмотренных преобразователей силы, используют и другие физические зависимости. Заслуживают внимание, например, вибрационные динамометры, принцип действия которых основан на изменении собственной частоты колебаний упругого элемента под действием приложенных к нему сил. Собственная частота колебаний упругого элемента динамометра, являющаяся мерой приложенной силы, преобразуется в электронном регистраторе в показания усилия.

На этом же принципе основана работа прибора ИНК-2.ЗК, выпускаемого научно-производственным предприятием «Карат». Прибор предназначен для измерения напряжений в арматуре при изготовлении преднапряженных железобетонных конструкций и измерения параметров виброустановок, применяемых для уплотнения бетонных смесей. Принципиальное отличие от вибрационного динамометра состоит в том, что прибор ИНК-2.ЗК не имеет собственного упругого элемента, а измеряет собственную частоту колебаний арматурного стержня и преобразует эту величину в показания усилия. Прибор измеряет частоты в диапазоне 5... 200 Гц с предельной погрешностью 0,2%. Указанным частотам соответствуют напряжения 50...2000 МПа в арматурных элементах в зависимости от их длины, диаметра, материала и вида (отдельный стержень или прядь). Погрешность измерения напряжения полностью зависит от условий выполнения градуировочных работ и может быть значительно снижена путем выполнения дополнительной градуировки для реальных условий выполнения измерений и введения соответствующих поправок. По данным разработчиков предельная погрешность составляет 4% при работе без поправок.

Приборы третьей группы, основанные на измерении давления, представляют собой цилиндр и поршень, при относительном перемещении которых изменяется давление жидкости, воздействующей на манометр или силоизмерительный механизм торсионного, пружинного или рычажно-маятникового типа. Преимуществами силоизмерительных приборов, основанных на измерении давления, являются сравнительная простота конструкции, большая выносливость, отсутствие температурной погрешности. Основной недостаток — погрешность, обусловленная трением в поршневой паре. Приборы этой группы используют для измерения как статических, так и динамических силовых воздействий.

В строительстве из приборов этой группы наиболее широко используются гидравлические прессы для определения прочности бетонов и других строительных материалов (рис. 7.4).

Выпускаются прессы с верхними пределами нагрузок 25...5000 кН с высотой рабочего пространства соответственно 250... 1200 мм и размерами опорных плит от 160 х 160 мм до 550 х 550 мм. Большинство отечественных прессов имеют ход поршня рабочего цилиндра равный 50 мм и регулируемую скорость его перемещения 0...20 мм/мин. Предельная погрешность силоизмерительных устройств не более 2%, начиная с 0,2 предельного значения шкалы.

Рис. 7.4. Принципиальная схема гидравлического пресса:

  • 1 — станина; 2 — стойки; 3 — траверса; 4 и 5 — плиты; 6 — поршень;
  • 7 — силоизмеритель; 8 — насос; 9 — электродвигатель

Гидравлические прессы используют также для испытания строительных материалов на ползучесть и долговременную прочность. Главной особенностью этих испытаний является необходимость обеспечения постоянства нагрузки на испытываемый образец в течение длительного времени (до нескольких месяцев) при больших размерах нагрузок (до 2000 кН).

Применение для этих целей рычажных грузовых устройств, обеспечивающих наибольшее постоянство нагрузки, возможно только при незначительных рабочих нагрузках. А применение машин с упругим звеном неизбежно приводит к снижению величины нагрузки из-за релаксации.

Гидравлические прессы обеспечивают высокое постоянство нагрузки при использовании воздушных стабилизаторов нагрузки, которые представляют собой заполненные воздухом металлические баллоны значительной емкости, соединенные с гидравлической системой пресса. При незначительных утечках жидкости из системы давление практически не изменяется.

Page 2

Головным звеном поверочной схемы для средств измерения силы является государственный первичный эталон единицы силы, включающий в себя четыре эталонных установки, позволяющих воспроизводить размер единицы силы и его кратные значения в диапазоне измерений 10...106 Н. Принцип построения государственной поверочной схемы показан на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Принцип построения поверочной схемы средств измерения силы

Этот принцип заключается в чередовании стационарных (силовоспроизводящих) и переносных (силоизмерительных) средств. Переносные эталонные динамометры первого разряда градуируют путем непосредственного нагружения на установках эталонного набора верхнего (головного) звена. По динамометрам первого разряда поверяют стационарные силовоспроизводящие установки второго разряда, т.е. динамометры первого разряда «переносят» единицу силы от эталонного набора к установкам второго разряда. Аналогично переносные динамометры третьего разряда градуируют на установках второго разряда и по ним поверяют рабочие средства измерения.

Точность воспроизведения единицы силы установками эталонного набора зависит от точности воспроизведения массы и точности измерения g. При этом точность воспроизведения массы на два порядка ниже, чем точность измерения g.

Динамометры первого разряда долгое время имели пружинные преобразователи, а в качестве отсчетного устройства использовали измерительный микроскоп. Ограниченные точностные возможности этих преобразователей привели к разработке новых струнных и вибрационно-частотных преобразователей, которые используют при изготовлении как рабочих, так и эталонных динамометров. Выпускаемые серийно динамометры этого типа имеют предельную погрешность 0,05%.

В качестве эталонных установок второго разряда используют рычажные и гидравлические машины. Переносные динамометры третьего разряда имеют, как правило, упругие преобразователи.

Рабочие переносные динамометры поверяют (градуируют) на эталонных машинах второго разряда. Допускается градуировка динамометров третьего разряда с верхними пределами до 1000 Н с помощью эталонных гирь четвертого разряда. С помощью эталонных гирь допускается также поверка всех рабочих средств измерения силы с верхними пределами до 1000 Н.

bstudy.net

Динамометр – чтобы измерить силу!

Принцип действия динамометра известен не очень большому количеству людей, собственно, как и сам этот прибор. Мы исправим это недоразумение, составив краткую характеристику такого инструмента. Возможно, он мог бы решить некоторые ваши задачи, а вы об этом и не догадывались!

Что же это за машина, что способна измерить силу?

Его относят к приборам, измеряющим силы или силовые моменты. Промышленные предприятия, на которых требуются силовые измерения, применяют подобные приспособления. Часто они необходимы для того, чтобы осуществить плановые поверки стендов, а также агрегатов, которые предназначены для различных испытаний. Используют их и при поверках силовых приборов, когда требуется определить силы 1 или 3 разрядов. Широко применяются данные приборы и в качестве эталонных средств по ГОСТу 8.065 и в тех работах, где нужно производить калибровку.

Первым прибором, который помогал измерить силы, были весы. Впервые их изображение появилось в печати в семнадцатом веке. В следующем столетии Сальтером было предложено для подобных целей устройство с пружиной, при помощи груза она растягивалась. Был прибор с циферблатом, там измерение выполнялось замкнутой кольцеобразной пружиной. Уже позже появились нажимы Прони и динамометры Томсона, Броуна, Межи и Геффнер-Альтенека. Последние модели усовершенствовали, и на сегодняшний день представилась возможность использовать их во многих отраслях.

Основные элементы, которые включают динамометры растяжения: силовое звено (упругий элемент) и отсчетное устройство. В силовом звене идет непосредственно измерение усилий: там происходит деформация или небольшие колебания. С их помощью и передаются сигналы на отсчетное устройство. Такими инструментами измеряются усилия в таких единицах измерения, как Ньютоны и килограмм-сила.

Итак, что измеряют динамометром, мы разобрались, теперь посмотрим, как подразделяются данные приборы по принципу действия. Они бывают механическими, которые классифицируют на пружинные и рычажные, гидравлическими и электрическими. Кроме таких прикладных задач, бывают и специфические разновидности силового прибора, например, тормозные и трансмиссионные. Теперь остановимся на каждом подробнее.

Виды силомерных инструментов – как они работают?

Механические инструменты такого вида делятся на пружинные и рычажные.

  • Ручной пружинный динамометр устроен так, что сила передается пружинам, они, в свою очередь, будут сжиматься и растягиваться, а направление уже будут создавать приложенные силы. После сжатий и растягиваний на приборе будут видны показатели. Вот они и будут основными величинами, именно их он и регистрирует.
  • В рычажных моделях деформация образуется с помощью установленного рычага.

Принцип работы гидравлического прибора основан на вымещениях измеряемой силой жидкостей из цилиндров. В конструкции имеется специальное цилиндрическое устройство, заполненное жидкостью. Когда на приспособлении создается усилие, то жидкость подступает к трубке и затем к аппарату, который записывает и регистрирует показатели. Таким нехитрым законом физики получилось создать довольно точный прибор.

А что же что измеряется динамометром электрического типа? Приборы такого вида состоят из датчиков, с их помощью преобразуется деформация от воздействий сил в электрические сигналы. Также имеются и дополнительные датчики, они усиливают и записывают электрические сигналы от первых датчиков. Если необходимо преобразовывать силы или силовые моменты в деформацию, то нужно пользоваться индуктивными, пьезоэлектрическими, тензорезисторными и вибрационно-частотными датчиками сопротивлений.

Когда будет создаваться силовой момент, то датчик тут же будет деформироваться, а токи моста сопротивлений будут меняться. У электрических сигналов силы всегда пропорциональны деформациям элементов, а значит, и силам воздействий. При помощи второго датчика будет усиливаться сигнал, а показатели будут записываться для следующей обработки.

Принцип работы тормозного измерителя силы основан на поглощении мощностей обследуемых агрегатов. Приборы такого типа отличаются конструктивными решениями, то есть могут быть установлены в тормоза разных видов. Это могут быть гидравлические тормоза Прони или электромагнитные, а с помощью двигателей определяется мощность. Во время работы происходит воздействие на вал, и вращательными усилиями или крутящими моментами происходит измерение прибором. Наиболее часто измеряется скорость вращений валов при помощи тахометра.

Результаты измерений сопоставляются, находится входная и выходная мощности прибора. При помощи гидравлического тормоза есть возможность измерить мощность на агрегатах с высокими оборотами.

В приборах трансмиссионного типа установлено устройство – тензодатчик. Он тесно связан с приводным валом, с его же помощью происходит и измерение деформаций кручений. Деформации меняют электрические сопротивления на тензодатчике. Наиболее часто такими приборами пользуются на судовых двигателях.

Почему не каждый слышал про динамометр?

Почему мы редко слышим об использовании этого приспособления? На самом деле, это очень специфический прибор, и сферы его применения не так доступны. Например, инструменты для замера силы широко применяются там, где необходимо измерять требуемую мощность для сжатия створок. Это почти все автоматически закрывающиеся системы. Работу таких приборов можно увидеть в дверях трамваев или автобусов. Под контролем такого приспособления открываются двери в вагонах поездов, метро, грузовых и пассажирских лифтов, гаражных ворот, автомобильных окон, сдвигающихся люков на крыше...

Если вспомнить некоторые случаи из жизни, то можно представить и различные травмы от таких дверей. Поэтому при разработке любых конструкций с такими приборами созданы специальные нормы и правила, не только связанные с установками, но и с их пользованием. При разработке рассчитываются все необходимые значения сил сжатий, особенно если это закрывающиеся системы. Производители учитывают все показатели при конструировании подобных механизмов.

Как развивается этот прибор сегодня?

Современная промышленность не останавливается на достигнутом. Появления таких приборов в жизни людей позволили создавать много полезных устройств, которые облегчают жизнь. Производители в своей работе используют новые открытия, новые технологии. Постепенно старые модели уходят из обихода и появляются новые, более удобные. Так, на сегодняшний день вместо привычных механических все больше используются электронные силомеры. Они отличаются составляющими элементами.

Устройство электронных приборов содержит тензодатчик, то есть силовой датчик, измерительные индикаторы и соединительные провода или радиоканалы. Принцип работы такого вида прибора основан на измерении деформаций тензометрическим датчиком за счет воздействий прикладываемых сил. В процессе работы образуется электрический сигнал, полностью прямо пропорциональный сообщенной деформации. Полученные показатели и являются силовыми величинами.

В настоящее время именно такими приборами пользуются во многих промышленных отраслях для поверок испытательных машин, либо стендов. Поэтому производители стараются выпускать чаще такие приборы, предназначение которых – определять не только изменяющиеся, но и статические силы растяжений и сжатий. Последняя модель измерительного прибора СИУ2 и СИУ работает именно с помощью инструмента сжатий. Их применение наиболее востребовано на предприятиях, где необходимо проводить проверки испытательных конструкций.

www.emomi.com


Смотрите также

© "Совершенные окна", 2019 г.
Перепечатка текстов, а так же полное или частичное воспроизведение других материалов сайта возможно только с согласия их авторов.

телефон: (495) 755-10-94
(многоканальный)