МНОГОКАНАЛЬНАЯ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИЛИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Полезная модель относится к измерительной технике, и, в частности, может быть использована для измерения деформаций при статических и динамических испытаниях подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин.
Известна установка для экспериментальных исследований строительных конструкций (патент на полезную модель RU №75239, G01N 3/00, 2008 г.), которая может быть использована при однократном динамическом нагружении конструкции. Она содержит копровую установку, включающую грузосбрасыватель с испытательным грузом, исследуемый объект с установленными первичными преобразователями измерительной информации: датчики опорных реакций, датчики силы, тензорезисторы, датчики деформаций, месдозы и датчики линейных перемещений. Информация с датчиков поступает непосредственно на измерительную систему. Установка для эксперементальных исследований позволяет обеспечить испытания конструкции при действии однократного динамического нагружения. Однако данное техническое решение не позволяет оценить деформации исследуемой металлоконструкции строительно-дорожной машины в процессе статических или динамических испытаний ввиду ее больших габаритов.
Наиболее близким, принятым за прототип, является тензометрическое устройство для измерения деформаций бетона железобетонных конструкций, реализованное в патенте на полезную модель RU №76118, G01B 7/16, 2008 г. Устройство содержит тензодатчик, в состав которого входят рабочий и компенсационный тензорезисторы, накрытые сверху термоизоляционной крышкой и соединенные через многожильный кабель с многоканальной измерительной системой по полумостовой схеме. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде решетки, приклеенной на диэлектрическую основу. Выводы решетки, согнутые в виде гармошки, спаяны с выводами изолированных проводов, а в месте спайки изолированная подложка. Рабочий тензорезистор в прототипе закреплен с помощью клея непосредственно на исследуемой железобетонной конструкции. Компенсационный тензорезистор наклеен на металлическую подложку, которая, в свою очередь, наклеена на диэлектрическую подкладку, а последняя - на бетон исследуемого образца. Поскольку компенсационный тензарезистор не связан непосредственно с исследуемой конструкцией, исключается влияние температуры на результаты измерения деформаций бетона железобетонной конструкции и повышается достоверность полученных результатов. Однако подготовка к измерениям деформаций конструкции с помощью устройства по прототипу имеет ряд сложностей при испытании громоздких строительных машин, поскольку надо наклеить рабочий тензорезистор на исследуемую металлоконструкцию с припаянными выводами многожильного кабеля, что не позволяет осуществить проверку работоспособности системы в лабораторных условиях.
Поэтому использование подобного тензометрического устройства в составе многоканальной измерительной системы не обеспечит для металлоконструкций эффективного технологического процесса по подготовке и проведению испытаний. При установке тензометрического устройства на металлоконструкцию, на тензометрическое устройство более значительно воздействуют климатические погодные условия, в частности: влажность, перепады температуры, осадки, в сравнении с прототипом и, как следствие, ухудшается качество наклеивания тензорезистора на исследуемой металлоконструкции и, в итоге - качество измерения. Кроме того затруднены работы по монтажу и проверке качества установки датчика на металлоконструкцию, которая в общем случае, представляет собой крупногабаритную многометровую строительно-дорожную машину.
Задача полезной модели - оценить деформации исследуемой металлоконструкции строительно-дорожной машины в процессе статических или динамических испытаний и повысить технологичность процесса подготовки и проведения испытаний с учетом особенностей объекта исследования. Технический результат заключается в повышении эффективности оценки деформаций металлоконструкции строительно-дорожной машины путем измерения одновременно в разных точках испытуемого объекта и создания наиболее приближенных условий для компенсационного и рабочего тензорезисторов.
Задача решена следующим образом.
Общим с прототипом является то, что заявляемая многоканальная система для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин содержит многоканальную измерительную систему и тензодатчик, состоящий из рабочего тензорезистора и компенсационного тензорезистора, наклеенного на жесткую металлическую подложку, которые накрыты сверху термоизоляционной крышкой и соединены с указанной измерительной системой по полумостовой схеме. Каждый тензорезистор состоит из чувствительного элемента в виде приклеенной на диэлектрическую основу решетки, выводы которой, согнутые в виде гармошки, спаяны на изоляционной подложке с выводами изолированных проводов, свободные концы которых жестко закреплены вблизи тензорезисторов и через многожильный кабель соединены с многоканальной измерительной системой.
В отличие от прототипа система содержит дополнительные тензодатчики, подключенные по полумостовой схеме к соответствующим каналам многоканальной измерительной системы и выполненные аналогично первому тензодатчику, и дополнительно содержит разъемы, посредством которых изолированные провода тензодатчиков соединены с многожильным кабелем. Каждый тензодатчик снабжен металлической пластиной, которая жестко, с помощью контактной сварки, закреплена на металлоконструкции, а рабочий тензорезистор наклеен на эту металлическую пластину, причем металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема, место спайки выводов решетки и изолированных проводов в каждом тензодатчике и металлические пластины, на которые наклеены рабочие тензорезисторы, гидроизолированы. В качестве многоканальной измерительной системы использован измерительно-вычислительный комплекс MIC-400. Металлическая подложка компенсационного тензорезистора закреплена в корпусе соответствующего разъема с помощью двухстороннего скотча. Для гидроизоляции место спайки выводов решетки и изолированных проводов покрыто эпоксидной смолой, а металлические пластины покрыты слоем гидроизоляционного клея.
Полезная модель обладает новизной, поскольку из уровня техники не известно тензометрических систем, характеризующихся той же совокупностью существенных признаков, что и заявляемое устройство.
Наличие разъемов и выполнение тензорезисторов на твердой металлической подложке обеспечивают тензодатчику сплошную жесткую конструкцию, которую легко установить в любой точке на исследуемой конструкции, а затем посредством многожильного кабеля, который соединен не непосредственно с тензодатчиками, а через разъемы и может быть любой длины в зависимости от габаритов конструкции, подсоединить к измерительной системе. Наличие нескольких тензодатчиков в системе позволяет одновременно измерить деформации в разных точках исследуемой конструкции, что повышает эффективность оценки состояния металлоконструкции в процессе испытаний. На эффективность исследования влияет также то, что и рабочий и компенсационный тензорезисторы установлены на металлических подложках, т.е. находятся в равных условиях.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведен общий вид предлагаемой многоканальной тензометрической системы для статических или динамических испытаний металлоконструкций строительных машин.
К металлоконструкции 1, с помощью контактной сварки, крепится металлическая пластина 2, на которой наклеен рабочий тензорезистор. Тензорезистор, состоит из чувствительного элемента 3, выполненного в виде решетки и диэлектрической основы 4. Выводы 5 чувствительного элемента 3, на изоляционной подложке 6 припаяны к изолированным проводам 7, которые припаиваются к контактам разъема 8. Компенсационный тензорезистор имеет аналогичную конструкцию, он включает чувствительный элемент 9, приклеенный на диэлектрическую основу 10. Выводы 11 чувствительного элемента 9, на изоляционной подложке 12 припаяны к изолированным проводам 13, но металлическая подложка 14 компенсационного тензорезистора закреплена, например с помощью двухстороннего скотча, в корпусе соответствующего разъема 15. Провода 13 компенсационного тензорезистора по полумостовой схеме припаяны к разъему 15, куда припаиваются проводники многожильного кабеля 16, который подключается к измерительной системе 17. Количество тензодатчиков ограничивается количеством каналов измерительной системы.
В ходе подготовки к испытанию компенсационные тензорезисторы устанавливаются в корпуса соответствующих разъемов, устанавливаемых в непосредственной близости с точками измерения. К многоканальной измерительной системе через многожильные экранированные кабеля подключаются ответные части разъемов. Рабочие тензорезисторы наклеиваются на металлические пластины с защитным покрытием в виде гидроизоляционного клея и креплением проводников с помощью эпоксидной смолы, подключаются к ответным частям соответствующих разъемов с компенсационными тензорезисторами. Это позволяет провести проверку функционирования полностью укомплектованной к эксперименту многоканальной измерительной системы в лабораторных условиях с высоким качеством. Затем проверенные тензодатчики при помощи контактной сварки привариваются к точкам измерения на металлоконструкции. Этим обеспечивается технологичность процесса подготовки испытания и обеспечивается высокое качество процесса измерения. Использование многоканальной измерительной системы позволяет измерить деформацию металлоконструкции строительной машины одновременно в n-точках, максимальное количество точек измерений ограничивается количеством каналов измерительной системы.
При статическом или динамическом нагружении металлоконструкции измеренные значения деформаций записываются в виде файла в компьютерной измерительной системе MIC-400. Таким образом за счет повышения технологичности процесса подготовки и проведения испытаний и учета особенностей объекта исследования повышается достоверность результатов испытаний металлоконструкций строительно-дорожных машин.