SU1137346A1 - Способ измерени поперечной нагрузки - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ на брус, заключающийс  в прикреплении двух опор параплель- но продольной оси бруса в двух точках , закреплении штанги на первой А опоре и ориентировании в направлении второй опоры, нагружении бруса поперечной нагрузкой и определении величины нагрузки по масштабному коэффициенту , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  способа и повьш1ени  точности, опоры прикрепл ют к брусу в одном поперечном сечении симметрично нейтральному слою, а поперечную нагрузку рассчитывают по формуле , где 1 - масштабный коэффициент св зи поперечной нагрузки с рассто  нием между штангой и второй опорой. в 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что опоры к брусу прикрепл ют в крайних продольных сло х.

Description

СО СО 4 Од

Изобретение относитс  к приборостроению , а именно к технике измерени  нагрузок на силовые элементы конструкции механизмов и машин, и предназначено дл  измерени  поперечных (перерезывающих) сил в детал х машин.

Известен способ, согласно которому внутренние усили , возникающие в сечени х стержн , определ ют измерением перемещений (прогибов, углов , поворота), при этом удаетс  избежать искажающего вли ни  местных деформаций lj.

Однако по способу необходимы изме рени  в нескольких сечени х стержн .

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ измерени  поперечной нагрузки, заключающийс  в прикреплении двух опор параллельно продольной оси бруса в двух точках, закреплении штанги на первой опоре и ориентировании в направлении второй опоры, нагружении бруса поперечной нагрузкой и определении величины нагрузки по масштабному коэффициенту. По этому способу измер ют изгибные перемещени  бруса на продольном измерительном участке, рассто ние между точкой на упругой линии на втором конде измерительного участка и касательной к упругой линии на первом конце измерительного участка (относительный прогиб в системе координат), св зан- ной с первой опорой, а также относительный угол поворота упругой линии на концах измерительного участка. Перерезывающую силу вычисл ют по измеренным линейному и угловому перемещени м с учетом предварительно определенных двух масштабных коэффициентов дл  линейного и углового перемещений (.2. 1

Однако известный способ измерений

недостаточно точен и сложен, так как необходимо определ ть два масштаных коэффициента - отдельно по линейному и угловому перемещени м, одновременно с линейным перемещением тре бует измер ть угол поворота опор относительно друг друга, что сложнее измерени  линейного перемещени , так как требует, например, кроме отсчетной трубы (или микроскопа) наличи  дополнительных средств измерени : рейки и системы зеркал. Способ реализуетс  устройством, дп  монтажа которого на брусе необходим продольный участок, свободный от внешней нагрузки , дпиной, складывающейс  из суммы длины измерительного участка рассто ни  между опорами и двух боковых участков дпиной не менее высоты поперечного сечени . Боковые участки необходимы дл  удовлетворени  принципа Сен-Ванана. Такой прот женный участок на силовом элементе сложной формы часто отсутствует, например , на колесной оси телескопической стойки самолета.

Цель изобретени  - упрощение способа и повьш1ение точности.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу измерени  поперечной нагрузки, заключающемус  в прикреплении двух опор параллельно продольной оси бруса в двух точках закреплени  штанги на первой опоре и ориентированы в направлении второй опоры, нагружении бруса поперечной нагрузкой и определении величины нагрузки по масштабному коэффициенту опоры прикрепл ют.к брусу в одном поперечном сечении симметрично нейтральному слою, а поперечную нагрузку рассчитывают по формуле

а кc,

где V - масштабный коэффициент св зи поперечной нагрузки с расстонием S- между штангой и второ опорой.

При этом опоры к брусу можно прикрепл ть в крайних продольных сло х.

На фиг. 1 изображен консольный брус, нагруженный поперечной нагрузкой на фиг. 2 - участок бруса с измерительным сечением; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез на фиг. 4 опора .;

На чертежах обозначены брус 1, измерительное поперечное сечение 2, номаль 3 к продольному слою бруса в токе А, опоры 4 и 5, штанга 6, гибка  св зь 7, основание 8, вильчатый элемент 9, зубцы 10, точечные упоры 11, гибкие перемычки 12 в опорах 4 и 5, сила р , приложенна  к брусу на рассто нии L от измерительного поперечного сечени  2, изгибающий момент М приложенный к брусу, перерезывающа  сила О и изгибающий моиент в сечении А-Б, рассто ние между расчетной заделкой бруса и сечением приложени  внешних силовых факторов, рассто ние о между точкой Б и нормалью 3 к продольному слою бруса в точке А, Сущность изобретени  заключаетс  в следующем. К брусу 1 в его ненагруженном со то нии прикрепл ют две опоры 4 и 5. Опоры 4 и 5 прикрепл ют к брусу в точках А и Б в общем измерительном поперечном сечении симметрично нейт ральному слою. Опоры 4 и 5 ориентируют вдоль бруса 1 по продольным сло  м бруса. К первой опоре 4 прикрепл ют штангу 6 поперек бруса 1 в направлении ко второй опоре 5, при этом рассто ние между штангой 6 и опорой 5 должно быть равно нулю. Затем определ ют масштабный коэф фициент К св зи перерезывающей силы Q с линейным рассто нием между шт гой 6 и опорой 5 по нормали к штанг 6 вдоль бруса 1. Масштабный коэффициент К определ ют экспериментально или расчетньт путем. Экспериментально масштабный коэффициент К определ ют следующей .совокупностью операций: измер ют и довод т до нул  рассто ние t между штангой 6 и опорой 5 в ненагруженном состо нии бруса 1, затем нагружают брус 1 известной тарировочной нагрузкой - поперечной силой Р на рас сто нии L, не менее высоты бруса от измерительного поперечного сечени  и измер ют рассто ние сА между штан гой 6 и опорой 5, вычисл ют масштаб ный коэффициент по формуле K f/«r-i Если в ненагруженном состо нии б са имеетс  ненулевое рассто ние rfмежду штангой 6 и опорой 5, то масш табный коэффицие нт вычисл ют по формуле Р Ограничение на минимальное рассто ние fi как в известных способах, так и в преда1агаемом накладывают в соответствии с принципом Сен-Ванана Расчетным путем масштабный коэффициент определ ют по формуле где О - модуль сдвига материала бру cai . F - площадь поперечного сечени  бруса; К(;- коэффициент сдвига, а - длина базы измерени  - рассто ние между опорами 4 и 5 При нагружении бруса неизвестной подлежащей измерению нагрузкой измер ют линейное рассто ние сГ между штангой 6 и второй опорой 5 (между точкой Б в поперечном сечении 2 и перпендикул ром к продольному слою бруса в точке А), По результату измерени  рассто ни  (f рассчитывают перерезывающую силу и, действующую в измерительном поперечном сечении 2, по формуле . Если в ненагруженном состо нии бруса имеетс  ненулевое рассто ние fg между штангой 6 и опорой 5, то перерезываю1чую силу б рассчитывают по формуле (5-- Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит опоры 4 и 5, ориентированные вдоль бруса 1 в точках А и Б - на концах поперечного измерительного участка. Опоры 4 и 5 прикреплены к брусу 1 гибкой св зью. Кажда  опора 4 и 5 выполнена в виде жесткого основани  8 с жестким двухзубцовым плоским вильчатым элементом 9, содержащим зубцы - шипы 10. Лини , проход ща -через вершины зубцов 10, определ ет ориентацию опоры. Опоры 4и 5 с зубцами 10  вл ютс  эквивалентом ножевой опоры. Дл  придани  . устойчивости опора снабжена точечными упорами 11 со скругленными тупыми вершинами. Упоры 11 соединены с вильчатым элементом 9 гибкими перемычками - пластинчатыми пружинами 12. К опоре 4 в направлении опоры 5жестко прикреплена штанга 6. Устройство содержит также оптический измеритель рассто ни  между опорой 5 и штангой 6. Устройство работает следующим образом . Под действием поперечной нагрузки поперечное сечение 2 сдвигаетс  (фиг, 2). Жесткие плоские вильчатые элементы 9с зубцами 10 ориентируют опоры 4 и 5 по продольным сло м бруса в точках А и Б, штанга 6 располагаетс  по перпендикул ру 3 к продольному слою с точкой А и отклон етс  от опоры 5 на рассто ние с/, по результату измерени  которого рассчитывают перерезывающую силу. В стационарной аппаратуре, работающей в услови х воздействи  вибрации , способ может быть реализован

с применением в качестве опор жестких приливов на поверхности бруса. Прилив имеет узкое поперечное сечение в сочленении с брусом с ориентацией большой оси сечени  вдоль бруса . Поскольку приливы образуют неоазъемное соединение с брусом, то

в этом варианте гибка  св зь отсутствует .I

Предлагаемый способ позвол ет измер ть перерезывакицую силу на пор док точнее прототипа,при упрощении процесса измерени  .Упрощение сокраща ет трудозатраты на процесс измерений.

Фиг.2.

/;

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ на брус, заключающийся в прикреплении двух опор параллельно продольной оси бруса в двух точках, закреплении штанги на первой опоре и ориентировании в направлении второй опоры, нагружении бруса поперечной нагрузкой и определении величины нагрузки по масштабному коэффициенту, о тли ч ающ и й с я тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности, опоры прикрепляют к брусу в одном поперечном сечении симметрично нейтральному слою, а поперечную нагрузку рассчитывают по формуле

Q=k8\ ·, где к - масштабный коэффициент связи поперечной нагрузки с расстоянием сГ между штангой и второй опорой.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что опоры к брусу прикрепляют в крайних продольных слоях.

^SU ,..,1137346