книги / Тензодатчики для экспериментальных исследований
..pdfленных 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,