Тензодатчик

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения максимальных растягивающи х де формаций. Известен оптический тензодатчик, содержащий корпус и две призмы, одна из которых соединена с корпусом жестко. Вторая призма - подвижная, жестко связана с рычагом и, в свою очередь, она шарнирно связана с подвижной стеклянной пластиной, на которой нанесена сетка [Касаткин Б.С. и др. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений. Справочное пособие, Киев, Наукова думка, 1981, с. 144, рис. 111-10]. Указанный тензодатчик имеет значительные габаритные размеры, не позволяющие измерять деформации во внутренних объемах оборудования, труднодоступных местах, а также на движущи хся деталях (невозможно закрепление тензодатчика на детали). Известен также тензодатчик, выполненный из пластического материала в виде плоскопараллельной пластины, на одной из поверхностей которой нанесена координатная сетка. Пластина наклеивается на исследуемую деталь [Патент США №3789557, кл. G 01 В 5/30, 1974]. Данный тензодатчик не позволяет фиксировать максимальные удлинения объекта (детали) при одноосном его растяжении под действием переменной нагрузки из-за того, что пластина наклеена по всей плоскости объекта и не имеет свободных от нагрузки участков. Задачей данного изобретения является создание тензодатчика, в котором путем изменения конструкции пластины и снабжения датчика дополнительными конструктивными элементами, обеспечивается возможность фиксирования максимальных удлинений объекта (детали) при одноосном его растяжении под действием максимальной переменной нагрузки. Эта задача решена тем, что тензодатчик, выполненный из пластичного материала в виде плоскопараллельной пластины на одной из поверхностей которой нанесена координатная сетка, согласно изобретению снабжен ступенчатыми стержнями, а на концах пластины выполнены сквозные отверстия для установки в них стержней, при этом установочный диаметр, по крайней мере, одного из которых меньше диаметра отверстия. Отличие предлагаемого тензодатчика от прототипа заключается в том, что он снабжен указанными ступенчатыми стержнями, а в пластинах выполнены сквозные отверстия с определенным соотношением диаметров. Техническим результатом от использования предлагаемого тензодатчика является обеспечение возможности фиксирования максимальных деформаций объекта при одноосном его растяжении под действием переменной нагрузки. Это достигается тем, что пластина с координатной сеткой в направлении обратном действию нагрузки не деформируется благодаря зазору между стержнем и отверстием в пластине. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан тензодатчик, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку. Заявляемый тензодатчик выполнен из пластического материала в виде плоскопараллельной пластины 1, на концах которой выполнены сквозные отверстия 2 и 2. На одну из плоскостей пластины тензодатчика нанесена координатная сетка 3 для измерения деформаций. Сквозные отверстия 2 и 2 выполнены для установки в них ступенчатых стержней 4 и 4, установочный диаметр, по крайней мере, одного из которых, например стержня 4 меньше диаметра отверстия 2, т.е. между этим стержнем 4 и поверхностью отверстия 2 в пластине имеется зазор 5. Работа тензодатчика осуществляется следующим образом. В пластину 1, на концах которой выполнены отверстия 2 и 2, устанавливаются стержня 4 и 4, которые жестко крепятся к детали, например пайкой, ввинчиванием в деталь и τ д. При этом в направлении измерения деформаций между телом пластин и стержнями 4 и 4 зазора нет, а в направлении обратном измерению деформации этот зазор 5 обязательно предусмотрен. Он обеспечен тем, что хо тя бы одно отверстие 2 в пластине 1 имеет больший размер поперечного сечения по сравнению с поперечным сечением стержня 4 вдоль их общей оси. Под действием нагрузки удлиняется деталь, при этом увеличивается расстояние между стержнями 4 и 4, которые растягивают (деформируют) пластину 1 с координатной сеткой 3. После снятия нагрузки стержни 4 и 4 возвращаются в исходное положение, а так как в этом направлении между телом пластины 1 и стержнем 4 имеется зазор 5, то де формация пластины в обратном направлении координатной сеткой 3 не фиксируется, т.е. при перемене величины нагрузки фиксируется только наибольшее из всех удлинений, имеющее при этом место. Пример испытания предлагаемого тензодатчика. Из листа меди толщиной 3 мм была изготовлена пластина переменной ширины в виде образца для испытаний на растяжение (форма лопатки, см. фиг.1). Ширина этой пластины в ее середине равна 4 мм, длина пластины по ее торцам - 150 мм. Одно отверстие на пластине было выполнено диаметром 8 мм, а другое 6 мм. На поверхность пластины была нанесена сетка с шагом 0.4 мм. Испытанию на предмет работоспособности тензодатчика был подвергнут брусок из стали 20 (ГОСТ 1050-74), толщиной 20 мм, шириной 35мм и длиной 300 мм. На его грань шириной 35 мм были приварены два стержня диаметром каждый по 6 мм. Таким образом, зазор между стержнем и отверстием на пластине составил 2 мм. При этом расстояние между крайними их точками на окружности со стороны торцов бруска вдоль их общей оси были равны расстоянию между крайними точками на окружности отверстий пластины со стороны ее торцов. Это расстояние составило 110 мм вдоль общей оси стержней и отверстий на пластине. Для того, чтобы одеть эту пластину на стержни без зазора в направлении измерения деформаций, она нагревалась и при этом удлинялась. Затем ее надевали на стержни. После ее охлаждения пластина возвращалась в исходное положение. Таким образом был устранен зазор между отверстием и стержнем в направлении измерения деформации и обеспечен зазор 2 мм в обратном направлении. Для дополнительного контроля на одну из граней бруска был наклеен тензодатчик сопротивления и через мест подключен к осциллографу для измерения деформаций. На другую грань этого же бруса пайкой была укреплена пластина с координатной сеткой. Таким образом на брусе было установлено три датчика - предлагаемый тензодатчик, тензодатчик сопротивления и тензодатчик принятый за прототип. Брус был нагружен усилием 0,2 ΜΗ. При этом всеми тензодатчиками была зафиксирована деформация порядка 3,26%. Затем нагрузка на брус была уменьшена до нуля. При этом тензодатчик сопротивления зафиксировал деформацию 3,19%, предлагаемый тензодатчик 3,26%, а тензодатчик принятый за прототип - 3,0%. Следовательно, из всех действующи х нагрузок на брус предлагаемый тензодатчик фиксировал только максимальную нагрузку, которая соответствует максимальному удлинению бруса. А тензодатчик принятый нами за прототип фиксировал только последнее значение нагрузки. Таким образом, предлагаемый тензодатчик может быть использован для определения максимальных деформаций, а по ним соответственно и усилий в труднодоступных местах оборудования, а также быть свидетелем величины нагрузки, которая предшествуе т разрушению этого оборудования.