Механічні та електронні динамометри

Динамометром називають прилад, який використовується для вимірювання власне сили або моменту сили і складається з пружного елементу, що грає роль силового ланки, і відлікового пристрою. Одним з часто використовуваних видів такого обладнання є медичні динамометри.

Вимірюване зусилля викликає в силовому ланці деформацію, яка передається отсчетному пристрою. Діапазон вимірювань, в залежності від моделей, від частки ньютона до десятків меганьютонов.

Зміст

  • 1 Види динамометрів
  • 2 Класифікація динамометрів за призначенням
  • 3 Електронні динамометри. Принципи роботи використовуються в них датчиках

Види динамометрів

За принципом дії існуючі моделі динамометрів поділяються на:

  • механічні (важільні і пружинні);
  • гідравлічні;
  • електронні;
  • об’єднані.

Механічні та електронні динамометри

У пружинному механічному динамометре сила передається (так само як і момент сили) пружині, розтягуючи або стискаючи останню. Виникаюча при цьому пружна деформація пропорційна значенню сили.

У динамометрах важільних діюча сила призводить до деформації важеля. Величини виникаючих деформацій в першому і другому випадках фіксуються і реєструються.

Механічні та електронні динамометри

Динамометри гідравлічні використовують в роботі принцип зігнання з циліндра рідини під дією прикладеної сили. Рідина по спеціальній капілярній трубці надходить у записуючу апаратуру, і фіксується їй.

Механічні та електронні динамометри

Електронні динамометри представляють собою пристрої, що мають датчик, що перетворює деформацію, що виникає від дії сили, в електричний сигнал.

Перетворення значення сили в деформацію виконується спеціальними датчиками:

  • ємнісні (конденсаторні);
  • п’єзоелектричні;
  • індуктивні;
  • вібраційно-частотні;
  • мають датчики опору дротові.

Механічні та електронні динамометри

Дані пристрої дозволяють заміряти величину навантаження при виконанні будівельних чи виробничих процесів.

Електричний сигнал, що виникає від дії сили, трансформується датчиками переміщень (пружної деформації), змінюючи струм опору моста.

Найпоширеніші моделі електронних датчиків – тензорезисторные. Пояснюється це тим, що у них власна висока частота (до декількох кілогерц).

До того ж зазначені датчики дозволяють виконувати як статичні, так і динамічні вимірювання. Принципи роботи тензометричних датчиків розглянуті тут.

На відміну від інших моделей, електронні ваги дозволяють вимірювати одночасно кілька параметрів. Тому вони поділяються на одно -, дво-та трикомпонентні. Зокрема, такими динамометр можна вимірювати крутні моменти і величину осьової сили.

Класифікація динамометрів за призначенням

За призначенням динамометри прийнято поділяти на такі групи:

  • тягові;
  • ротаційні;
  • гальмівні;
  • зразкові;
  • спеціальні.

Механічні та електронні динамометри

Динамометри тягові використовуються для вимірювання сил, які затрачаються на деформацію пружного елемента. Тягові динамометри можуть оснащуватися усіма перерахованими вище датчиками.

Крім вищезазначених конструкцій для вимірювання істотних навантажень використовуються динамометри Рєзнікова, в яких в якості деформівного елемента використовуються дві пружини ресорні вигнуті з причіпними сережками по краях.

Динамометри ротаційні використовують тоді, коли необхідно виміряти крутний момент, який витрачається на обертання робочого органу агрегату. Подібні динамометри включаються в механізм, що передає крутний момент, на приводний вал від джерела енергії.

Ротаційні динамометри за принципом їх дії поділяються на:Механічні та електронні динамометри

  • валові: пружинні і мають пружний стрижень, біля якого вимірюється кут закручування;
  • шестеренні. У цих виробів вимірюється момент, пропорційний моменту обертовому валу ведучого, який впливає на корпус редуктора шестеренчатого;
  • електричні. Вимірюється діючий на статор двигуна, вивішений на кулькових підшипниках, момент сили;
  • гідравлічні і т. п.
  • Механічні та електронні динамометри

    Динамометри гальмівні. Інакше їх називають динамометр поглинаючими. Використовується для того, щоб визначити ефективну потужність двигуна. Принцип дії покладений в основу такого виробу, полягає в поглинанні різними способами потужності, яку розвиває двигун.

    Здійснюється це шляхом створення протидіючого моменту на валу, т. зв. гальмівного моменту. Його величина вимірюється при різних режимах функціонування двигуна. Гальмівні динамометри поділяються на механічні, гідравлічні, електричні, аеродинамічні.

    Динамометри зразкові випускаються відповідно до вимог ГОСТ за номером 9500-84 з відповідними змінами, внесеними на дату використання стандарту. Ці вироби призначені для перевірки засобів, які використовуються як випробувальні при вимірюванні статичних навантажень.

    Подібні динамометри працюють за принципом визначення сили за рахунок вимірювання величини деформації скоби пружною. Відлік навантаження виконується згідно зі свідченнями, яких вивели на індикатори динамометра.

    Динамометри спеціальні виготовляються для вирішення конкретних завдань і є продукцією штучної.

    Електронні динамометри. Принципи роботи використовуються в них датчиках

    В даний час відомі датчики сили в наступних реалізаціях:

    • тезометрические;
    • резистивні;
    • магнітні;
    • тактильні;
    • пьзорезонансные;
    • ємнісні;
    • п’єзоелектричні.

     

    Механічні та електронні динамометри

    Резистивні Датчики відносяться до найбільш застосовуваним. В даний час вони складають близько 95% від загальної кількості використовуваних датчиків. Обумовлено це широким діапазоном зусиль, які вони можуть сприйняти, (це 5Н – 5МН) і високою точністю вимірювань.

    Подібні датчики можна застосовувати як при статичних, так і динамічних навантаженнях. Істотним їх перевагою є лінійність формованого вихідного сигналу.

    Роль чутливого елемента в таких датчиках грає тензорезистор. Тонка дріт (датчик) закріплюється жорстко на гнучкій підкладці. Кінці дроту мають спеціальні висновки для зовнішнього підключення.

    Дріт укладають зигзагоподібно. І вона і висновки закриті спеціальною захисною плівкою. Спеціальною підкладкою тензорезистори приклеюють до пружному елементу, який сприймає навантаження.

    Цей елемент деформується під дією сили, деформуючи, тим самим, тензорезистор. Змінюється довжина дроту змінює величину опору останньої.

    Зв’язку між значенням сили, що діє на нього, і величиною деформації описується законом Гука.

    Тензорезистори включаються в різні плечі чутливих мостових схем. У таких випадках про величині діючої сили можна судити по напрузі, що виникає в діагоналі моста.

    Магнітні Датчики працюють з використанням явища магнітострикції. Якщо бути більш точним, то на притаманною зазначеного явища оборотності.

    Механічні та електронні динамометри

    Зміна геометричних розмірів (магнітострикційні ефект) спостерігається тоді, коли тіло знаходиться в магнітному полі. Оборотність, в даному випадку, означає, що примусово змінюючи геометричні параметри тіла (деформуючи його), тим самим змінюють магнітні властивості останнього.

    У фізиці це іменується магнитоупругим ефектом. Коли навантаження знімається, тіло приймає свої вихідні властивості

    Механічні та електронні динамометри

    Найпростіший варіант такого датчика наведений на малюнку. На феромагнітному осерді (1) знаходиться котушка індуктивності (2). Коли на сердечник діє сила (3), той деформується, переходячи в напружений стан.
    Зміни, що відбуваються в стані сердечника, змінюють магнітну проникність останнього, що обумовлює пропорційне зміна опору сердечника (магнітне). Змінюється індуктивність.

    Частіше використовують датчики з двома обмотками. Первинна живиться від генератора, а у вторинній наводиться ЕРС.
    В процесі деформації сердечника магнітна проникність змінюється. Змінюється і прямо зав’язана на неї взаимоиндуктивность. В результаті у вторинній обмотці змінюється ЕРС.

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: