автоматизированного комплекса СН-ЭВМ

Для измерения осевых, окружных и сдвиговых перемещений оболочки применяют экстензометр (рис. 3.3), состоящий из верхней 1 и нижней 2 частей, которые имеют две степени свободы перемещений друг относительно друга.

Рис. 3.3. Экстензометр

Эти две части соединены между собой посредством трех упругих элементов 3, обеспечивающих их осевое перемещение, и шарикоподшипникового узла 4, который обеспечивает относительный поворот частей 1, 2. На верхней и нижней части прибора под углом 120⁰ установлены по три подпружиненных упора 5 для фиксации его на образце. Кроме того, на приливах в нижней части имеются арретиры 6, позволяющие устанавливать экстензометр на образец на заданной базе. В верхней части закреплены два упругих элемента 7 с наклеенными тензорезисторами и жестко защемленные вторым концом на нижней части устройства, которые позволяют измерять продольные деформации. На корпусе нижней части устройства жестко закреплен упругий элемент 8 в виде балочки, на которую наклеены тензорезисторы, а второй конец балочки установлен с возможностью скольжения по спирали Архимеда 9, жестко связанной с верхней частью устройства. Данные конструктивные элементы позволяют измерять угловые деформации.

Устройство работает следующим образом. При осевом деформировании образца происходит осевое относительное смещение верхней 1 и нижней 2 части, которое фиксируют упругими элементами. При закручивании образца происходит относительное угловое перемещение верхней части 1 относительно нижней 2, которое также фиксируется упругим элементом 7 с наклеенными на них тензорезисторами 8. Установка на верхней части экстензометра спирали Архимеда повышает точность измерения угловых деформаций, за счет устранения нелинейности характеристики выходного сигнала от угла поворота.

В верхней части 1 устройства смонтирован тензометр поперечных деформаций (рис. 3.4), состоящий из струны 10, которая по полупериметру обхватывает образец. Концы ее жестко закреплены в подпружиненной обойме 11. В обойму 11 ввернута направляющая 12 с отверстием, в котором установлен шток 13 индуктивного датчика 14, жестко закрепленный на направляющей 12.

Измерение поперечных деформаций происходит следующим обра­зом. При изменении внешнего радиуса образца струна 10, обхватывающая образец, перемещает обойму 11 вместе с закрепленным в ней корпусом индуктивного датчика 14, что приводит к перемещению штока 13. Наличие струны, обхватывающей образец по периметру, позволяет снимать интегральные характеристики поперечных деформаций.

Рис. 3.4. Тензометр поперечных деформаций

При помощи экстензометра осевое перемещение образца на базе прибора 50 +0,1 мм измеряют с погрешностью не более ±6·10^-3, угол поворота – ±7·10^-4 рад, изменение величины радиуса оболочки – ±3·10^{-3 мм. Диапазон перемещений осевое – 2 мм, угловое – 0,25 рад, радиальное –}

+0,6 мм. Единица цифровой регистрации деформации – 4·10^-5 на всей шкале и 4·10^-6 на начальном участке в 10% от диапазона. Погрешности измерения являются следствием линейной аппроксимации собственных характеристик тензометра.

Перед установкой на образец тензометр градуируют на специальном устройстве, изготовленном на базе теодолита Т-30. Устройство позволяет независимо регулировать процесс растяжения (сжатия) и закручивания тензометра с точностью по осевым перемеще­ниям (1·10^{-3 мм) и углу поворота (1·10-4} рад).

Измерение нагрузок, действующих на образец, осуществляют двухкомпонентным силоизмерителем осевой нагрузки и крутящего момента. Конструктивно он решен в виде сочлененной круглой мембраны 1 и перпендикулярных к ней шести перемычек 2, объединенных двумя жесткими кольцами 3, в одном из которых защемлена мембрана (рис. 3.5). Таким образом достигается механическая избирательность к изгибным деформациям в чувствительных элементах (мембране) и перемычках с наклеенными тензорезисторами 4 от воздействия осевого усилия и крутящего момента. Усилия на силоизмеритель передают через вал, расположенный коаксиально мембране, и через фланцевое соединение кольца с захватом. Датчик рассчитан на осевую силу 60 кН и крутящий момент 0,5 кН·м. Погрешность в определении компонент-нагрузки не превышает ±0,12 кН и ±3 Н·м соответственно. Градуировку прибора производят образцовыми динамометрами типа ДОР-40 и ДОСМ-10 на осевое усилие и специаль­ным приспособлением рычажного типа на действие крутящего момента.

Рис. 3.5. Силоизмеритель