- •Введение
- •Лекция №1 Классификация механических испытаний
- •1.1. Испытания на растяжение
- •1.2. Требования к горячим испытаниям.
- •1.3. Низкотемпературные испытания.
- •1.4. Механические характеристики, получаемые при испытании на растяжение
- •1.5. Испытания на сжатие
- •1.6. Испытание на изгиб
- •1.7. Испытания на кручение
- •Лекция №2 Измеряемые параметры и характеристики
- •2.1. Выбор методов и средств измерений.
- •2.2. Структурная схема измерительной цепи прямого преобразования.
- •2.2.1. Последовательное включение параметрических преобразователей.
- •2.2.2. Цепи в виде делителей напряжений.
- •2.2.3. Схема цепей в виде неравновесных мостов.
- •2.3. Структурная схема измерительной цепи методом уравновешивания.
- •2.4. Средства преобразованияразличных параметров исследуемых объектов.
- •Лекция №3 Механические упругие преобразователи.
- •Лекция №4 Резистивные преобразователи
- •Лекция №5 Пьезоэлектрические преобразователи
- •Лекция №6 Электростатические преобразователи
- •Лекция №7 Электромагнитные преобразователи
- •Лекция №8 Методы исследования напряженно-деформированного состояния.
- •8.1. Геометрические методы.
- •8.1.1. Метод делительных сеток.
- •8.1.2. Метод визиопластичности.
- •8.1.3. Метод муаровых полос.
- •8.1.4. Метод слоистых моделей.
- •8.2. Структурно- наследственные методы (снм).
- •8.2.1. Макроструктурный метод.
- •8.2.2. Метод измерения твердости.
- •8.2.3. Метод выявления линий скольжения.
- •Лекция №9 Тепловые преобразователи
- •9.1. Тепловые преобразователи с механическими воспринимающими органами.
- •9.2. Тепловые преобразователи с электрическими воспринимающими органами.
- •9.3. Тепловые преобразователи излучения.
- •9.4. Основные требования к устройствам для измерения температур.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Лекция №3 Механические упругие преобразователи.
Входной величиной может быть сосредоточенная сила, крутящий момент, давление жидкости или газа, а также температура.
Выходной величиной упругих преобразователей является обычно механическая деформация самого преобразователя или какой-либо его части.
В механических приборах эта деформация воспринимается наблюдателем, а в большинстве измерительных систем -последующим измерительным преобразователем перемещения или механического напряжения в электрический сигнал. Прибор, объединяющий упругий преобразователь с каким-либо другим измерительным преобразователем часто называют месдозой.
Наиболее часто применяемые упругие преобразователи с входной величиной в виде сосредоточенной силы и выходной в виде линейного перемещения или деформации, используемые в электрических динамометрах, виброметрах и акселерометрах.
При расчёте упругих преобразователей стараются получить наибольшую чувствительность, однако препятствием к этому является возникновение в опасных точках недопустимо больших механических напряжений.
Сплошной и полый стержень рассчитывается по формулам:
= l = b = l . (3.1)
σ – нормальное напряжение ;
- действ. сила;
- площадь поперечного сечения;
l – относительная продольная деформация;
- модуль упругости;
b – относительная поперечная деформация;
- коэффициент Пуассона.
Рис. 28.
Консольная балка
δ =
εl = .
δ – прогиб конца балки
- длина балки
- ширина балки
- толщина балки
- прогиб в точке x
– напряжение на конце балки
– момент инерции балки.
Балка на двух опорах
δ = σ = – ширина балки
Кольцо прямоугольного сечения
– прогиб по вертикали;
– прогиб по горизонтали;
r – средний радиус кольца; ; – ширина кольца
– толщина кольца; – напряжение в точке 1
– напряжение в точке 2
– момент сопротивления сечения.
Мембрана с жёсткой средней частью
, где – деформация средней части.
Упругие преобразователи, входной величиной которых является крутящий момент, а выходной – угол закручивания.
– угол закручивания
– касательные напряжения
– модуль сдвига
Достаточно разнообразны упругие преобразователи, применяемые для измерения давления (рис. 30).
– напряжение на внешней поверхности
– прогиб в точке 1
– напряжение в точке 1
– напряжение в точке 2
– напряжение на внутренней поверхности (рис. 30 а)
Рис. 29.
а)
б)
Рис. 30.
Сильфон и друбка Бурдона применяется для больших линейных перемещений
Рис. 31.
, где – количество гофр
l1 – толщина стенок сильфона
– коэффициент, зависящий от и равен
при
Для получения больших угловых перемещений используются спиральные трубки.
Рис. 32.
Погрешность упругих измерительных преобразователей определяется свойствами материала, из которого он изготовлен. Даже в преобразователях из лучших сортов упругих материалов погрешность от гистерезиса находится в пределах .
Преобразователи, работающие на изгиб, изготавливают из стали 65Г (марганцовистая сталь).
– на кручение, растяжение, сжатие – сталь 50ХГА (хромомарганцовистая)
– на кручение при знакопеременных нагрузках 45ХН2ФА (хромоникельмолибденовая)
– в агрессивных средах – сталь 45Х (хромистая) и 1Х18Н9Т (хромоникелевая немагнитная).
Для измерения температуры плоские упругие преобразователи выполняются биметаллическими из материалов с различными температурными коэффициентами расширения. При изменении температуры такой преобразователь искривляется, а его деформация является практически линейной функцией температуры.
Вопросы для самоподготовки:
Какие параметры измеряют упругие преобразователи?
Виды упругих преобразователей?
Из каких материалов их изготавливают?
До каких напряжений упругие преобразователи показывают верные результаты?