109013 (590974), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

треугольный (рис. 6);

и грушевидный с углом при вершине 60⁰ (рис.7) .

Призмы заделываются в рычаги либо по всему периметру - закрытые призмы, либо только на одну треть высоты - открытые призмы.

Закрыты призмы по способу крепления делятся [3] на:

консольные - заделанные с одного конца и нагруженные равномерной нагрузкой по всей длине;

двухконсольные - заделанные в середине длины и нагруженные равномерной нагрузкой с обоих концов или сосредоточенной нагрузкой по концам;

двухопорные - заделанные в середине и нагруженные сосредоточенной нагрузкой;

заделанные по концам и нагруженные равномерной нагрузкой по всей средней части;

заделанные вблизи концов и нагруженные двумя сосредоточенными силами.

Закрытые призмы следует рассчитывать на: срезывание, изгиб и контактные напряжения в рабочем ребре призмы.

При расчете на срезывание, напряжение _S определяется по формуле: для консольной призмы

_S = Q / F ; (12)

для всех остальных призм

_S = Q / 2F , (13)

где Q - расчетная нагрузка;

F - площадь сечения призм.

Расчет открытых призм на срезывание и изгиб не ведется, так как эти призмы испытывают только деформацию смятия подошвы и рабочего ребра, в котором возникают контактные напряжения.

Расчет как открытых, так и закрытых призм на контактные напряжения в рабочем ребре ведется на 1 пог. см лезвия (табл.2)

таблица 2

Контактные напряжения в вершинах.

В весах высокой точности призмы закрепляются установочными винтами непосредственно в гнездах (рис.8), или в специальных регулируемых каретках (рис.9).

На рис.9 изображен узел крепления призмы конструкции “Эталон”. Регулируемая каретка 1 крепится на плече коромысла 2 при помощи двух штифтов 3 и винта 4. На верхней части каретки 1 в цилиндрической впадине находится седло 5 с хвостовиком, в который упираются установочные винты 6 и 7.

Винтами 6 устанавливается требуемое положение призмы в горизонтальной плоскости, а при помощи винтов 7 регулируется длина плеча.

Для установки параллельности призм служит планка 8, которая поворачивается вокруг втулки 9 и закрепляется в требуемом положении винтом 10. Эта установка производится при помощи винтов 11, проходящими через выступы 12 планки 8.

В конструкции “Госметр” узла крепления призм (рис. 10) конец плеча коромысла выполняется с выемкой, на которой устанавливается каретка 1; радиус этой выемки меньше радиуса выпуклости в каретке, вследствие чего каретка опирается на коромысло в четырех точках: двух спереди и двух сзади.

В нижнюю часть каретки ввинчен 2 с проточкой в средней части. В эту проточку упираются своими концами два установочные винта 3, ввинченные в выступы 4 коромысла.

При этом способе крепления обеспечивается надежное соединение каретки с коромыслом и требуемое положение призм в горизонтальной плоскости.

Призма 5 укреплена в каретке четырьмя винтами 6. Эти винты соприкасаются с призмой конической частью своих головок.

Винты 6 служат для установления параллельности призм. Крепление призм при помощи клинового зажима, применяется в весах для больших нагрузок.

Для обеспечения хорошей работы весов необходимо, чтобы призма была твердой и в то же время не была хрупкой.

Это свойство может быть обеспечено только при хорошем качестве стали, из которой изготовляются призмы, и при правильной термической обработке.

Подушки и щечки.

Все призмы опираются, а также воспринимают или передают нагрузку через детали, называемые подушками.

Подушки либо заделываются в стойки или серьги на тугую посадку, либо вкладываются в эти детали (самоустанавливающиеся или качающиеся).

Подушки, которые заделываются на тугую посадку, обычно изготовляются из высокоуглеродистой стали специального профиля.

В настоящее время запрессованные подушки вытесняются самоустанавливающимися подушками почти во всех видах весов.

Это происходит потому, что практически трудно запрессовать подушку так, чтобы призма соприкасалась с ней по всей длине лезвия. Обычно призма соприкасается с подушкой либо с одного, либо с другого конца, что ведет к увеличению контактных напряжений и к выкрашиванию призм.

При самоустанавливающихся подушках призма соприкасается с подушкой по всей длине лезвия и потому случаев выкрашивания бывает значительно меньше.

Самоустанавливающиеся подушки бывают двух типов: штампованные, предохраняемые от выпадения щечками, специальными прокладками и штифтами, проходящими через серьги, и фрезерованные, которые предохраняются от выпадения при помощи штифтов, проходящих через подушку.

Подушки для весов грузоподъемностью до 3 т включительно изготовляют из малоуглеродистой стали с последующей цементацией, а для весов больших нагрузок - из высокоуглеродистой стали.

В весах для небольшой нагрузки размеры подушек выбираются конструктивно, так как всегда обеспечивается большой запас прочности.

У весов с большой предельной нагрузкой следует проверить размеры подушек основных рычагов на скалывание по формуле:

_S = Р / bh = R_s (14)

где _S - напряжение на скалывание;

Р -- приложенная нагрузка;

b – длина подушки;

h – высота подушки в опасном сечении;

R_s - допускаемое напряжение на скалывание.

Закалка, шлифование и полировка подушек и щечек производится также, как призм, но твердость их должна быть выше, так как, если призмы будут тверже, то они выработают в подушках или щечках углубление, и весы потеряют чувствительность, в связи с возросшим трением.

В этом случае, когда призмы мягче чем подушки или щечки то при работе вершины их постепенно закругляются и, хотя чувствительность весов в этом случае также снижается, но в значительно меньшей степени.

Детали, называемые щечками (рис.11), предохраняют подушку от выпадения и удерживают призму от сдвига с подушек.

В весах с предельной нагрузкой до 3 т – из малоуглеродистой стали, но стальным закаленным вкладышем в месте соприкосновения с острием призмы.

Тензорезисторы.

В настоящее время широкое распространение получают методы и средства тензометрии, позволяющие осуществлять контроль и измерение большого числа параметров [4]. Эти методы и средства используются в большинстве отраслей техники и во многих отраслях науки.

Устройства (приборы, установки, системы и т.п.), позволяющие осуществлять электротензометрирование, т.е. измерение электрическими методами деформаций твердых тел, называются электрическими тензометрами. Электрический тензометр (электротензометрическая установка) состоит из воспринимающего устройства, передающего устройства и индикатора (регистрирующего прибора).

Главной частью воспринимающего устройства является чувствительный элемент, непосредственно воспринимающий измеряемую величину. Измерительная установка благодаря действию всех входящих в неё элементов позволяет зарегистрировать соответствующую неэлектрическую величину (в данном случае -- момент), воспринятую первичным элементом. Конструктивно оформленный чувствительный элемент носит название преобразователя, а в тензометрической аппаратуре соответственно – тензопреобразователя.

В основу работы тензопреобразователей могут быть положены различные принципы, например генераторные или параметрические. Генераторные тензопреобразователи в процессе измерения вырабатывают электродвижущую силу или заряд, а в параметрических преобразователях в процессе измерения происходит изменение параметров электрической цепи, в которую включен тензопреобразователь. Генераторные тензопреобразователи (например, пьезоэлектрические ) не нашли широкого применения в тезометрировании и используются главным образом для качественных исследований.

Параметрические тензопреобразователи получили значительное распространение. К ним относятся емкостные, индуктивные преобразователи и преобразователи сопротивления.

Наиболее широко среди параметрических преобразователей используются тензопреобразователей используются тензопреобразователи сопротивления – тензорезисторы, которые совместно с аппаратурой, предназначены для работы с ними.

Общий вид прикрепленного к объекту проволочного тензорезистора показан на рис.12. Проволочная решетка, представляющая собой ряд петель 1, укреплена (с помощью клея или лака специального состава) к подложке 3; к концам решетки припаяны (приварены) выводы 4, с помощью которых тензорезистор подключается в измерительную схему. Тензорезистор приклеивается к объекту 2 и становится (благодаря своим малым размерам и ничтожной массе) как бы одним целым, вследствие чего деформации объекта воспринимаются проволочной решеткой, являющейся чувствительным элементом этого преобразователя.

Деформация объекта вызывает деформацию проволочной решетки тензорезистора, в результате которой изменяются геометрические размеры и физические свойства решетки.

Относительное изменение сопротивления тензорезистора определяется формулой:

R / R = l / l (1 + 2) + / (15)

где R- сопротивление тензорезистора, Ом ;

l - длина проволоки, м ;

- удельное сопротивление материала проволоки, Ом*м ;

- коэффициент Пуассона для материала проволоки.

Основными характеристиками тензорезистора являются его активное сопротивление R_Д , его база L (см. рис.12) и коэффициент тензочувствительности К, в соответствии с формулой (7) равный:

К = ( R / R) / ( l / l) = (1 + 2) + ( / ) / ( l / l) (16)

Для приготовления проволочных решеток используются материалы, имеющие высокое значение коэффициента тензочувствительности и малое значение температурного коэффициента сопротивления.

Наиболее часто в качестве материала для проволочных тензорезисторов используется константан, элинвар, карм и изоэластик.

Наибольшее распространение в отечественной тензоизмерительной технике получили тензорезисторы из специальной константановой тензометрической проволоки диаметром 0,025 – 0,035 мм, разработанной Научно - исследовательским конструкторским институтом испытательных машин, приборов и средств измерения масс (НИКИМП), институтом “Гипроцветметобработка” и подольским заводом “Микропровод” .

За последние годы значительных успехов достигла техника получения различных полупроводниковых материалов, широко используемых в радиотехнической промышленности, что открыло широкие перспективы в решении проблемы разработки и изготовления полупроводниковых тензорезисторов.

Полупроводниковые тензорезисторы, сохраняя ряд преимуществ, присущих проволочным фольгированным тензорезисторам (ничтожная масса, малые размеры), имеют значительно большую тензочувствительность и высокий уровень выходного сигнала измерительных схем (в ряде случаев это позволяет упростить либо упразднить усилительную аппаратуру). Важнейшей особенностью полупроводниковых тензорезисторов является возможность изменения в широких пределах их механических и электрических свойств, что принципиально неосуществимо в проволочных и фольгированных тензорезисторах. Например, при одних и тех же геометрических размерах сопротивление полупроводникового тензорезистора может лежать в пределах от десятков ом до десятков кОм, а коэффициент тензочувствительности – от 100 до + 200 и выше.

Полупроводниковым тензорезисторам, технологии их изготовления, опыту эксплуатации, конструированию на их базе различного типа преобразователей, перспективам их использования и другим вопросам посвящена обширная периодичная и патентная литература.

Наибольшее распространение у нас в стране и за рубежом получили кремниевые и германиевые тензорезисторы p- и n- типов.

В Новосибирском электротехническом институте (НЭТИ) под руководство проф. А.Ф. Городецкого были разработаны кремниевые тензорезисторы типа “нэтистор” из кремния p- и n- типов с выводами из золота. На базе этих разработок освоены первые промышленные образцы полупроводниковых тензорезисторов.

В настоящее время тензорезисторы применяются не только для измерения линейных деформаций (напряжений), но и других величин: сил, ускорений, давлений, вибраций и др. В этом случае тензорезистор выполняет лишь роль первичного (чувствительного) элемента, а сами преобразователи физических или механических величин, как правило, дополняются упругими элементами. Преобразование измеряемой неэлектрической величины в электрический параметр при последовательном многоступенчатом преобразовании в общем виде описывается сложной функцией:

y = f₁ () = f₁ [f₂ (x)], (17)

где у - электрический параметр (сопротивление тензорезистора);

х - измеряемая неэлектрическая величина;

Характеристики

Список файлов ВКР