Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований

..pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
6.09 Mб
Скачать

ленных из константановой проволоки, отожженной при 395° С (рис. 10), и наклеенных на сталь, и тензодатчиков из проволоки, отожженной при 340° С (рис. 11), наклеен­ ных на дюраль. Как видно, сравнительно малые темпера­

турные приращения сопротивления[

-<20-т-30-10~61

у тензодатчиков 1-ВО, изготовленных из отожженной проволоки, можно получить в области температур от 20 до 250° С при наклейке на стальные детали и от 20 до

Рмс. 9. Ползучесть

тензодатчи­

Рис.

10.

Температурное прира­

ков 1-ВО при длительном дей

щение

сопротивления наклеен­

стопи деформации

в условия*

ных

 

на

сталь

тензодатчиков

температуры 150 и 200° С

1-ВО

(отжиг

константановой

 

 

 

проволоки

при 395° С)

150° С при наклейке на дюралевые детали. При более высоких температурах температурные приращения воз­ растают, и следует пользоваться методами компенсации или учета температурного приращения сопротивления, приведенными в гл. V. Как видно из рис. 11, кривая тем­ пературного приращения сопротивления при трех повтор­ ных нагревах до 250° С воспроизводится удовлетвори­ тельно.

 

 

 

 

 

 

Таблица

4

 

 

Число

Темпера­

 

± а д • 10“ 5 елинии —

 

Материал д

тендодат-

тура от­

при температурах

R

 

п

ЧИК011

жига про­

в °С

 

 

партии

колО К И

50

100

150 |

200

250

300

 

 

 

к °С

Сталь

 

10

390

1,6

3,4

4.0

6,5

7,5

7,8

Дюраль

 

12

340

1,5

4,0

5.0

9,0

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

В табл. 4 приведены среднеквадратичные отклонения ординат температурного приращения сопротивления от-

дельных тензодатчиков 1-ВО от среднего значения в партии.

Из табл. 4 видно, что разброс температурных прира­ щений сопротивления в партиях тензодатчиков 1-ВО практически не зависит ни от материала, на который тензодатчик наклеен, ни от температуры отжига (прово­ локи.

Рис. 11. Температурное приращение сопротивления наклеенных на дюраль тензодатчиков 1-ВО при трех повторных нагревах (отжиг константановой проволоки при 340° С)

Номинальное сопротивление, сопротивление изоляции и влагостойкость. Тензодатчики 1-ВО, изготовленные из константановой проволоки диаметром 0,03 мм, могут иметь различное сопротивление в зависимости от базы тензодатчиков и числа нитей чувствительной решетки. Тензодатчики с базой 10 мм и числом нитей 28 имеют номинальное -сопротивление около 200 ом.

Сопротивления изоляции тензодатчиков 1-ВО при ра­ бочих температурах до 300° С достаточно велики. Так, средняя величина сопротивления изоляции тензодатчи­ ков 1-ВО с базой 10 мму числом нитей 28 и сопротивле­ нием 200 ом при температуре 300° С составляет пример­ но 250 Мом.

На рис. 12 приведены изменения относительного еопротивления / ДЯ \ тензодатчиков в зависимости от

времени пребывания их в среде со 100%-ной влажностью. За время, равное 1 ч пребывания в среде со 100%-ной влажностью, изменение сопротивления тензодатчиков не

превышает з н а ч е н и я = 6 - 10_Б. Следует отметить,

что сопротивление у всех тензодатчиков увеличивается, что связано, по-видимому, с некоторым набуханием свя-

Рис. 12. Изменение сопротивления группы тензодатчиков 1-ВО от времени пребывания их в среде с различной относительной влажностью.

К р и в ая г — о т н о си т е л ь н а я в л а ж н о с т ь ср ед ы

зующего. Сопротивление изоляции тензодатчиков 1-ВО при пребывании в среде со 100%-ной влажностью в те­ чение даже 50 ч уменьшается незначительно.

Т ензо д а т ч и ки

В Т -К

Тензодатчики ВТ-К предназначены для измерения

статических

деформаций при температурах до 400—

500° С. Чувствительная решетка тензодатчиков ВТ-К так же, как тензодатчиков 1-ВО, изготовляется из константановой отожженной проволоки диаметром 0,03 мм. В качестве связующего используется высокотемператур­ ный цемент 10. Решетка тензодатчиков ВТ-К приклеена к временной основе из целлофана цементом 10. К про­ волочной решетке электродуговым способом приварены выводные проводники из медной проволоки диаметром 0,2 мм. Узлы .сварки залиты цементом. Тензодатчики ВТ-К хранятся вместе с целлофановой пленкой.

Тензодатчики ВТ-К наклеивают цементом 10 на под­ слой из этого же цемента, нанесенный на деталь и высу­ шенный при температуре 20° С. Непосредственно перед наклейкой целлофан снимают с тензодатчика. Наклеен­ ные тензодатчики проходят тепловую обработку при

температурах до 250° С. Характеристики тензодатчиков ВТ-К (чувствительность, ползучесть) после такого ре­ жима тепловой обработки остаются стабильными только до температуры 300° С. Свойства цемента 10 таковы, что при прогреве в нем протекают необратимые процессы, изменяющие его свойства и, следовательно, характери­ стики тензодатчика.

Для того чтобы характеристики тензодатчика были стабильными, необходим предварительный нагрев накле­ енных тензодатчиков при температурах, близких к рабо­ чим. Поэтому были установлены режимы стабилизации тензодатчиков ВТ-К, заключающиеся в дополнительной выдержке наклеенных тензодатчиков при высокой темпе­ ратуре, выбранной с учетом максимально допустимых температур предварительного нагрева деталей. В даль­ нейшем изложении максимальная температура стабили­ зации будет указываться в скобках после названия тен­ зодатчика.

 

 

 

Т а б л и ц а

5

 

вт-к

(з: 0)

ВТ-К

(400)

 

Темпера­

 

 

 

 

 

тура и °С

5

± у %

5

±°~S В %

 

20

1,97

1,6

1,98

2,0

 

100

1,96

1,9

1,98

1,8

 

20

1,95

1,6

1,99

1,7

 

200

1,95

1,9

2,00

1,7

 

20

1,94

1.7

1,99

1,6

 

300

1,94

1,9

2,01

1,6

 

20

1,94

1,9

1,97

1,7

 

350

1,93

1,7

 

20

1,93

2 ,0

,

400

1,99

1,6

 

 

 

 

20

1,95

1,7

 

450

1,97

2,0

 

20

1,95

2,0

 

500

1,89

2,2

 

20

1,92

1,9

 

Тензодатчики ВТ-К (330) предназначены для .измере­ ния деформации при температурах до 350° С; тензодат­ чики ВТ-К (400) предназначены для измерения дефор­ маций при температуре 400—500° С.

При наклейке тензодатчиков на крупногабаритные детали можно проводить местную тепловую обработку

44

наклеенных тензодатчиков -с помощью инфракрасных на­ гревателей, специальных печей местного обогрева и т. д.

Чувствительность к деформации. В табл. 5 приведены средние значения чувствительности 5 в партии тензодат­ чиков ВТ-К *и относительные среднеквадратичные откло­ нения чувствительности отдельных тензодатчиков от средних значений. Чувствительность тензодатчиков

Рис. 13. Изменения

чувствительности

тензодатчиков ВТ-К

при

 

 

длительных испытаниях:

 

я—последовательность

нагревов при определении

чувствительности;

б—от­

ношение

чувствительности, определенной

при

соответствующей темпера­

туре,

к ее значению

Si при температуре

20° С в начале исследовании

ВТ-К (330) при повышении температуры систематически снижается. Максимальное снижение (на 2%) наблюда­ ется при максимальной температуре 350° С и 'пр;и 20° С после испытания при этой температуре. Разброс чувст­ вительности в партии тензодатчиков при всех температу­

рах не превышает Os= ± 2 %.

У тензодатчиков ВТ-К (400) чувствительность остает­ ся практически постоянной до температуры 450° С. При температуре 2 0 ° С после испытаний при температурах 400 ;и 450° С чувствительность снижается незначительно (на 1,5%). Чувствительность тензодатчиков при 500° С снижается примерно на 5% и равна 1,89. Разброс чувст­ вительности в партии тензодатчиков при всех темпера­ турах (за исключением предельной температуры 500° С)

оценивают среднеквадратичной величиной a s = ± 2 % . Чувствительность тензодатчиков ввиду ее малого сни­

жения при повышенных температурах можно характери­ зовать для всех рабочих температур одним значением,

равным 1,94±0,04 для тензодатчиков ВТ-К (330) 1,98±0,04 для тензодатчиков ВТ-К (400).

Чувствительность тензодатчиков ВТ-К (400) опреде­ лялась при многократных нагревах при температуре от 20 до 400° С в последовательности, приведенной на рис. 13, а, где по оси абсцисс отложены даты испытаний, по оси ординат — температура.

Рис. 14. Относительное изменение чувствительности группы тен­ зодатчиков ВТ-К (400) от числа нагружений:

/ —сжатие; 2—растяжение

Как видно из графика, исследования чувствительно­ сти тензодатчиков проводились примерно в течение трех месяцев, причем дважды в исследованиях был перерыв на 22 и 27 дней, затем вновь проводились исследования по определению чувствительности.

На рис. 13,6 приведены при соответствующих тем­ пературах значения чувствительности (средние для пар­ тии .из 2 0 тензодатчиков) в процентах к значению чувст­ вительности S u определенной при температуре 20° С в начале испытания. Чувствительность тензодатчиков при всех температурах в течение длительного времени посто­ янна в пределах ± 2 —3%. Чувствительность определя­ лась при относительных деформациях до 1,5-10—3.

Чувствительность тензодатчиков ВТ-К (400) опреде­ лялась при температуре 20° С путем многократных на­ гружений балки до относительной деформации 3 - 10-3. По мере увеличения числа нагружений (рис. 14) чувст­ вительность тензодатчиков ВТ-К (400) снижается. Это снижение после 50 нагружений у отдельных экземпляров

тензодатчиков составляет 4—6 %, причем у растянутых тензодатчиков наблюдается большее снижение, чем у сжатых. Сжатые тензодатчики снижают чувствитель­ ность не более чем на 3%.

Та б[л]и ц а б

Ятах тензодатчиков

Темпера­

за 1 ч в %

тура п °С

 

200

ВТ-К

 

( Я З О )

ВТ-К (400)

20

—0,5

—0 ,5

wo

 

 

 

100

— 1.0

—0 ,5

 

 

 

 

200

- 1 , 5

- 0 , 5

 

 

 

 

300

— 1.5

—0 ,8

о

100

 

200 300 Г С

350

- 4 , 0

Рис.

15.

Температурное

400

- 3 , 0

450

- 3 , 0

приращение

сопротивле­

500

 

—6,0

ния тензодатчиков ВТ-К

 

 

(330),

наклеенных на

 

 

 

 

сталь

 

 

 

 

 

Ползучесть. В табл. 6 приведены значения Ятах тен­

зодатчиков ВТ-К (330)

и ВТ-К (400) за

1

ч.

Ползучесть

тензодатчиков ВТ-К относительно мала и рез-ко возра­ стает при максимальных температурах.

При одинаковых температурах тензодатчики ВТ-К (400) имеют меньшую ползучесть, чем тензодатчи­

ки ВТ-К (330).

Температурное приращение сопротивления. Примеры средних кривых температурного приращения сопротив­ ления тензодатчиков ВТ-К, изготовленных из проволок, отожженных по различным режимам, приведены на рис. 15 для тензодатчиков ВТ-К (330) и на рис. 16 для тензодатчиков ВТ-К (400).

Как видно из приведенных результатов, кривые тем­ пературных приращений сопротивления практически сов­ падают при повторных нагревах.

В табл. 7 приведены среднеквадратичные отклонения ординат температурных приращений сопротивления оЛ

отдельных тензодатчиков

от средних

значений ординат

в партии.

возрастают

при повышении

Разбросы оА в партии

температуры и при одних и тех же температурах нс за­ висят ни от материала детали, ни от температуры от­ жига.

Тип тензо­

Материал

датчика

балки

ВТ-К Сталь (330) Титановый

сплав

Число иссле­ дованных тензодатчиков

Темгература отжига *роволоки в °С

12

390

11

410

Таблица 7

сÀ R

:гоЛ ‘Ю

ел. ----- при измене-

нии тем

R

ера гуры от 20 до сле­

дующих те.шератур и °С

50 100 1"о| 200 250 300 350 400

1,4k e k e

! j

 

11,0

 

1'5 .2 1

 

 

1 .9 |3 ,5 |3 ,7

4 .4 6 .7

8,0

12.3

ВТ-К

Сталь

17

390 1.3 2 ,8 4 ,4 5 ,6 7 ,6 10,7

(400)

 

 

 

Номинальное сопротивление, сопротивление изоляции и влагостойкость. Тензодатчики ВТ-К изготовляют с раз­ личными базами (от 5 до 20 мм). Номинальное сопро­ тивление тензодатчиков ВТ-К аналогично сопротивлению тензодатчиков 1-ВО.

Рис. 16. Температурные приращения сопротивле­ ния тензодатчиков ВТ-К (400), наклеенных на ти­ тановый сплав, при четырех повторных нагревах

Величина сопротивления изоляции тензодатчиков ВТ-К (400) с базой 10 мм и числом нитей 28 при темпе­ ратуре 20° С равна 50 000 Мом, а при 500° С снижается до 15 Мом.

Тензодатчики ВТ-К (330) являются влагостойкими. За 1 ч пребывания их в среде со 100%-ной влажностью

величина (— ^ ) составляет не более 2-10~5. Сопротив-

ление изоляции таких тензодатчиков за это же время пребывания в среде со 1 0 0 %-ной влажностью уменыиа-

Рис. 17. Изменение сопротивления группы тензодатчиков ВТ-К (400) от времени пребывания в среде с различной относитель­ ной влажностью.

Кривая г—относительная влажность среды

ется, но остается еще относительно большим (70— 80 Мом) .

Тензодатчики ВТ-К (400) не являются влагостойки­

ми.

При увеличении

относительной

влажности до

100%

величины

составляют

(9-f-25) • 10-4

(рис. 17). Ухудшение |Влагостойкости тензодатчиков ВТ-К (400) происходит за счет того, что после прогрева при температуре 400° С увеличивается пористость цемен­ та. Влага проникает в поры и значительно снижает со­ противление изоляции тензодатчиков (рис. 18). После

восстановления нормальной влажности воздуха (50— 60%) сопротивление изоляции и сопротивление тензодат­ чиков пра-ктически восстанавливаются примерно через 1 ч. Поэтому при хранении объектов с тензодатчиками ВТ-К (400) в условиях повышенной влажности рекомен­ дуется каждый раз перед проведением испытаний проъо-

г % Ru Mon

Рис. 18. Зависимость сопротивления изоляции Ru тензодатчиков ВТ-К

(400) от времени пребывания их в среде с различной относительной влажностью.

Кривая

г—относительная

влажность

 

среды

 

дить сушку тензодатчиков или пользоваться специаль­ ными влагозащитными покрытиями.

Влагозащитные покрытия. При измерении деформаций в некоторых случаях тензодатчики ВТ-К подвергаются действию атмосферной влаги только в процессе хране­ ния исследуемой детали с тензодатчиками до испыта­ ния \ а в некоторых случаях конструкция вместе с тен­ зодатчиками после испытаний при различных температу­ рах может некоторое время находиться в условиях 100%-ной влажности при температуре 20° С и затем дол­ жна вновь исследоваться при повышенных температу­ рах. В первом случае можно использовать нетермостой­ кие влагозащитные покрытия, во втором — покрытия должны быть термостойкими и сохранять свои влагоза­ щитные свойства после воздействия температуры и де­ формации.1

1 Тензодатчики после испытания -повторно не применяются,