устройство измерения перемещения и деформации

Формула изобретения

Устройство измерения перемещения и деформации, включающее в себя силоизмерительную машину и эталонный динамометр, закрепленный для измерения растяжения в захватах упомянутой машины, а для измерения сжатия установленный на катковую опору этой машины, отличающееся тем, что в него введены штрихкодовая рейка, жестко закрепленная с помощью металлической скобы на подвижной траверсе силоизмерительной машины, и высокоточный цифровой нивелир, установленный на расстоянии не менее 2 м от силоизмерительной машины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерений перемещения и деформации силоизмерительных элементов динамометров, а также при нормировании условий эксплуатации различных образцов металлоконструкций.

Известно устройство измерения деформации силоизмерительных элементов конструкций с применением проволочных и полупроводниковых тензодатчиков [А.С. 1113663 СССР. Тензометрическое устройство. // А.Н.Серьезное и др. // G01В 7 /18, 1984].

Недостатками данного устройства являются недостаточная устойчивость при применении, т.е. изменение характеристик самого тензодатчика после однократного использования, малая чувствительность, а также отсутствует дистанционный съем информации и процесс измерения деформации не автоматизирован.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство измерения перемещения эталонных динамометров с применением различных силоизмерительных машин. Сущность устройства состоит в следующем. На эталонной силоизмерительной машине закрепляется в захваты динамометр растяжения или устанавливается на катковую опору машины динамометр сжатия. Затем силоизмерительной машиной создается усилие натяжения (сжатия). Снятие показаний с динамометров производится через определенные интервалы (5, 10 или 50 делений, в зависимости от используемой силоизмерительной машины). При максимальном перемещении динамометров показания снимаются дважды при прямом и обратном ходах силоизмерительной машины. Затем в этом же диапазоне производится разгружение машины до начального измерения со снятием показаний с динамометров в каждой точке диапазона [Кирносов В.И. Измерение механических характеристик материалов [Текст]. / В.И.Кирносов. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 241 с.].

Недостатками данного устройства являются визуальные методы регистрации показаний, наличие систематических и случайных погрешностей измерений, т.е. связанных с индивидуальными особенностями оператора и нормальными условиями выполнения измерений, а также отсутствует дистанционный съем информации.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности результатов измерений, расширение области использования, а также улучшение удобств при проведении измерений.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство измерения перемещения и деформации включает в себя силоизмерительную машину и эталонный динамометр, закрепленный для измерения растяжения в захватах упомянутой машины, а для измерения сжатия установленный на катковую опору этой машины, согласно изобретению в него введены штрихкодовая рейка, жестко закрепленная с помощью металлической скобы на подвижной траверсе силоизмерительной машины, и высокоточный цифровой нивелир, установленный на расстоянии не менее 2 метров от силоизмерительной машины.

Устройство измерения перемещения и деформации поясняется рисунком - фиг.1, на котором показана принципиальная схема предлагаемого устройства, где 1 - эталонная силоизмерительная машина второго разряда, 2 - динамометр растяжения, 3 - динамометр сжатия, 4 - металлическая скоба, 5 - штрихкодовая рейка, 6 - цифровой нивелир.

Принцип работы устройства заключается в следующем: на эталонной силоизмерительной машине второго разряда 1 закрепляется в захваты динамометр растяжения 2 или устанавливается на катковую опору машины динамометр сжатия 3. Затем на жестком основании с применением тумбы или штатива устанавливается цифровой нивелир на расстоянии от исследуемого оборудования не менее 2 м (данные паспорта нивелира). После этого на подвижной траверсе эталонной машины с помощью металлической скобы 4 жестко закрепляется штрихкодовая рейка 5. Перед началом пуска силоизмерительной машины цифровой нивелир 6 приводится в рабочее положение. Далее включается нивелир и проверяется его работоспособность, для чего устанавливается необходимая освещенность рейки и производятся тестовые отчеты по ней. Затем силоизмерительной машиной создается усилие натяжения (сжатия). Взятие отчетов по рейке нивелиром производится через определенные интервалы (5, 10 или 50 делений, в зависимости от используемой силоизмерительной машины). При использовании других силоизмерительных машин диапазон измерений может быть любым. При максимальном перемещении динамометров отсчет нивелиром снимается дважды при прямом и обратном ходах силоизмерительной машины. Затем в этом же диапазоне производится разгружение машины до начального измерения со снятием отсчета по рейке цифровым нивелиром в каждой точке диапазона и записью в его памяти. По окончании эксперимента результаты измерений сохраняются на карте его памяти USB.

Представленное устройство может применяться при определении значений перемещения и деформации средств измерений силы и при испытании различных образцов металлоконструкций.

Значение деформации динамометров и различных образцов металлоконструкций рассчитывается по формуле:

где Н_mах - показания нивелира при максимальном перемещении динамометров (металлоконструкций), мм; Н_min - показания нивелира при минимальном перемещении динамометров (металлоконструкций), мм.

Суммарная погрешность, обусловленная субъективной погрешностью оператора и погрешностью гистерезиса чувствительного элемента динамометра, рассчитывается по формуле:

где Н_нi - показания нивелира в i-й точке измерения, задаваемой силоизмерительной машиной при нагружении, мм; Н_рi - показания нивелира в i-й точке измерения, задаваемой силоизмерительной машиной при разгружении, мм.

Данное устройство испытано в лабораторных условиях на силоизмерительных установках с применением высокоточного цифрового нивелира типа Trimble DiNi 0.3, который позволяет измерять перемещения чувствительного элемента динамометра с погрешностью измерений линейных величин ±0,01 мм. Измерения производятся в автоматическом режиме и все операции, связанные с обработкой их результатов, имеют возможность сохранения данных на карте памяти USB.