книги / Малобазные тензодатчики сопротивления

работы наклеенного тензодатчика оценивают по значению переход­ ного коэффициента (рис. 57—60).

Возможны два основных варианта наклейки тензодатчиков. При первом варианте используются безосновные тензодатчики, состоящие из константановой решетки, усиленной связующим за пределами длины 1а вдоль петель. Тензодатчики наклеивают на предварительно обработанную поверхность основного материала обычным способом. Подготовка поверхности состоит в нанесении и полном запекании двух слоев используемого для приклейки

связующего.

При втором варианте используются обычные фольговые тензо­ датчики, наклеиваемые решеткой вниз. Как и при первом варианте, необходима предварительная обработка основного материала. Кроме того, под выводы тензодатчика следует положить пленку из изоляционного материала.

Контроль наклеенных тензодатчиков

У наклеенных тензодатчиков проверяют правильность их размещения и ориентации на поверхности основного материала и качество приклейки, а также номинальное сопротивление и со­ противление изоляции и определяют отсутствие обрыва или корот­ кого замыкания решетки.

Качество приклейки проверяют нажатием через изолирующую прокладку на решетку тензодатчика. При качественной приклейке отклонение показания тензодатчика, остающееся после прекраще­ ния нажатия и приведенное к относительным деформациям, не должно превышать (4—6)-10_б.

Номинальное сопротивление тензодатчика определяют мостом постоянного тока класса не ниже 0,1. Сопротивление наклеенного тензодатчика не должно отклоняться от среднего на величину большую, чем разброс сопротивления в партии.

Сопротивление изоляции проверяют мегомметром с рабочим напряжением не более 100 в. Сопротивление изоляции наклеенного тензодатчика должно быть не ниже 50 Мом. При проверке номи­ нального сопротивления и сопротивления изоляции одновременно устанавливают отсутствие обрыва или короткого замыкания решетки.

2. ОСОБЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛООМНЫМИ ТЕНЗОДАТЧИКАМИ

Измерение деформаций тензодатчиками с двойными выводами

Уменьшение базы тензодатчиков требует создания ряда тех­ нологических схем (см. гл. И), позволяющих увеличить их сопро­ тивление, что усложняет производство и часто ухудшает некото­ рые характеристики тензодатчиков. Например, у тензодатчиков

168

чателя, а также от термо- и гальвано- э. д. с. в ряде участков измерительной цепи.

На рис. 74, а, б приведена форма решетки и измерительные схемы, рекомендуемые для работы на малобазных тензодатчиках. Тензодатчики имеют четыре вывода: два вывода питания 1 и два потенциальных вывода 2, что исключает влияние на измерение со­

На рис. 74, б приведена схема, предполагающая использова­ ние рабочих и компенсационных тензодатчиков при одновремен­ ном питании .всех полумостов. Схема содержит трехрядный пере­ ключатель 6 и позволяет осуществить раздельную балансировку отдельных полумостов балансировочными сопротивлениями 7. Схема содержит один измерительный реохорд 8 вместо двух в се­ рийных двойных мостах. При использовании двойного моста тре­ буется повышенная чувствительность измерителя диагонали, например, можно использовать микроамперметр М-195/1. При из­ мерении следует менять знак напряжения питания при каждом замере для устранения помех от э. д. с. в потенциальных выводах тензодатчиков.

Для уменьшения погрешностей, связанных с уменьшением сопротивления тензодатчика, кроме схемы двойного моста, можно использовать схему, предназначенную для уменьшения влияния переходных сопротивлений при работе с токосъемными устрой­ ствами [42].

Применение стандартной усилительной аппаратуры

Существующая усилительная аппаратура предназначена для работы с тензодатчиками, активное сопротивление которых не менее 60 ом [26]. Иногда из-за технологических трудностей и от­ сутствия соответствующих материалов (фольги) невозможно изго­ товить малобазные фольговые тензодатчики указанного сопротив­ ления. Тензодатчики из константановой фольги толщиной 5 мкм и базой 1,5 мм, изготовленные в НИПИГОРМАШ, имели сопро­ тивление только 8—12 ом. Подключить эти тензодатчики к суще­ ствующей усилительной аппаратуре оказывается практически невозможно. Например, при подключении тензодатчиков сопротив­ лением 8—12 ом к усилителю ТА-5 возникает большая перегрузка усилителей мощности синусоидальных импульсов, сильно изме­ няется величина тарировочного импульса и резко понижается коэф­ фициент усиления, при этом сами тензодатчики сильно перегре­ ваются, что приводит к большим погрешностям измерений или выходу их из строя.

Для возможного использования стандартной аппаратуры при работе с малоомными тензодатчиками необходимо произвести

170

Во всех четырех усилительных блоках было повышено усиле­ ние каналов за счет изменения режимов работы ламп и величины обратной связи из расчета восстановления начальной чувствитель­ ности каналов при применении высокоомных тензодатчиков. Иными словами, на первом диапазоне измерений (относительная деформация до 0,25-10'3) выходной ток от деформации 0,2510_3 при одном рабочем тензодатчике составлял 30 ма. Усилитель в про­ цессе работы настраивают обычным способом, за исключением случая, когда разбаланс тензодатчиков наружного полумоста до­ ходит до критического значения, т. е. до 1%. В этом случае балан­ сировку сначала производят по активной составляющей при поло­ жении ручки переключателя предела измерений на IV—I диапа­ зоне, после чего переключатель устанавливают в нулевое положе­ ние и производят установку нуля усилителя. Затем производят окончательную балансировку моста по активной и реактивной составляющим.

При измерениях в двух точках для полной загрузки выход­ ных обмоток трансформатора усилителя мощности синусоидаль­ ных импульсов используют два соседних канала усиления (пер­ вый и второй или третий и четвертый). Неполная загрузка обмоток трансформатора приводит к увеличению контрольного тока свыше 30 ма и нелинейности амплитудной характеристики.

Принятая электрическая схема усилителя ТА-5 не приводит к заметному изменению его амплитудной и частотной характери­

отдельным каналам в диапазоне ± 0 ,5 -10_3 относительных единиц деформации имела следующую нелинейность: I канал — 0,6%, II канал — 0,7%, III канал — 0,6% и IV канал — 2,0% при по­ лосе частот пропускания усилителя от 0 до 1000 гц.

Усилитель ТА-5 в комплекте с малоомными тензодатчиками сопротивления был применен при исследовании удельных давле­ ний в шарнире тяжелонагруженных карданных передач. Прак­ тика работ на усилителе показала, что необходимо предъявлять повышенные требования к качеству переходных сопротивлений монтажной цепи тензодатчик — усилитель, так как последние ока­ зываются соизмеримыми с приращением сопротивления самого тензодатчика.

3. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ МАЛОБАЗНЫХ ТЕНЗОДАТЧИКОВ

Измерение изгибных напряжений в зубчатых колесах с зацеплением М. Л. Новикова проволочными тензодатчиками с плоской петлевой решеткой

В зубчатых передачах с точечным зацеплением М. Л. Новикова применяют три варианта профилей зубьев: заполюсный (ЗП), дополюсный (ДП) и дозаполюсный (ДЗП). Наиболее распростра-

172

йены ЗП зацепление с одной точкой контакта и ДЗП зацепление

сдвумя точками контакта (на одном зубе).

Сцелью сопоставления изгибные напряжения в зубьях изме­ ряли на натурных экспериментальных колесах с ЗП и ДЗП зацеп­ лениями (табл. 20). Для исключения перераспределения точек контакта между двумя парами соседних зубьев один из зубьев колес выфрезеровывался (рис. 76). В этом случае характер пере­ распределения точек контакта по длине одного зуба с ДЗП зацеп­ лением ясно виден из схемы, показанной на рис. 77.

Таблица 20

Параметры экспериментальных зубчатых колес с зацеплением М. Л. Новикова

На зубья наклеивали проволочные тензодатчики с плоской петлевой решеткой с базой 3 мм и сопротивлением 80 ом. Тензодат­ чики (по 8 шт. на каждом зубе) располагали перпендикулярно образующей зуба на равном расстоянии по его длине, что позво­ ляло определить характер изменения изгибных напряжений по всей длине зуба.

Колеса нагружали на малом испытательном стенде (МИС) с замкнутым силовым контуром. При нагружении фиксировали величину крутящего момента, приложенного к шестерне (колесу), и угол их поворота, определяющий положение точек контакта по ширине колеса. Величина крутящего момента на шестерне и ко­ лесе изменялась от 500 до 2500 нм (от 50 до 250 кем) через каждые 500 нм (50 кгм). Напряжения о (Е = 2 -105 Мн/м2; 2-10° кГ/см2) в местах наклейки тензодатчиков k в зубе шестерни и колеса при

Рис. 78. Распределение напряжений по длине зуба шестерни с ЗП зацеплением М. Л. Новикова

Рис. 79. Распределение напряжений по длине зуба колеса с ЗП за­ цеплением М. Л. Новикова

Рис. 80. Распреде­ ление напряжений по длине зуба ше­ стерни с ДЗП заце­ плением М. Л. Но­

викова

/ 2 3 Ц 3 6 7 в к

175

Для получения более полной картины напряженного состояния в этом случае следует применять тензодатчики с еще меньшей ба­ зой (до 1—2 мм). Наконец, на последнем этапе одноточечного (заполюсного) зацепления (х = 0,7-г-1,0) напряжения резко воз-

Рис. 81. Распределение напряжений по длине зуба ко­ леса с ДЗП зацеплением М. Л. Новикова

растают, что объясняется резким изменением точки приложения силы. Характер изменения напряжений в зубе колеса при ДЗП зацеплении аналогичен характеру изменения напряжений в зубе шестерни.

Измерение напряжений в модели конуса дробилки проволочными тензодатчиками с двухслойной спиральной решеткой

Предварительное определение зон концентрации напряжений и выбор мест наклейки тензодатчиков производили на плоской модели дробящего конуса поляризационно-оптическим методом. Был исследован ряд вариантов нагрузки модели вдоль образующей конуса и выбран оптимальный вариант (рис. 82), при котором напряжение в зоне концентрации достигает наибольшей вели­ чины [31].

Тензометрические измерения выполняли на объемной модели из органического стекла в масштабе 1 5 с соблюдением геометри­ ческого подобия и схемы нагружения дробящего конуса. В связи

стем, что наибольшее напряжение в данном случае определяли

вплоскости действия нагрузки (меридиальной плоскости) и задачу рассматривали как симметричную относительно этой плоскости,

176