ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ДЛП-1

Полезная модель относится к области строительства и механики, а более конкретно для измерения перемещений при статических и динамических испытаний преимущественно строительных конструкций, при технических обследованиях зданий и сооружений.
Известен индикатор часового типа (конструкция прибора представлена в книге Факеева Н.П. Руководство к лабораторно - практическим работам по испытанию строительных конструкций и сооружений. Издательство Томского университета, 1977, 10-13 с.). Корпус индикатора часового типа выполнен в виде кольца, у которого в диаметральном направлении имеются отверстия для двух гильз. В гильзах установлен измерительный стержень. Гильзы выполняют роль направляющих для перемещения измерительного стержня, который пружиной удерживается в нижнем положении. Измерительный стержень кинематически связан со стрелкой на лицевой стороне индикатора. Контакт измерительного стержня прибора с конструкцией осуществляется через наконечник, выполненный в виде сферы или плоскости.
Индикаторы часового типа получили широкое распространение и применение при испытаниях строительных конструкций зданий и сооружений. Однако прибор, описанный выше, имеет несколько существенных недостатков: использование данного прибора не позволяет автоматизировать сбор информации при испытании конструкции с последующей ее обработкой на персональном компьютере, а также в отдельных случаях не обеспечена безопасность съема показаний датчика, в связи с необходимостью съема данных в непосредственной близости от датчика. Также невозможно использование данного прибора в трудно доступных для визуального наблюдения местах.
Известен также электромеханический индикатор перемещений (ЭИП - 2) по патенту РФ на полезную модель №49614, МПК 7 G 01 В 3/22, который
содержит корпус с отверстиями в диаметральном направлении, в которых закреплены гильзы, измерительный стержень с наконечником, установленный в гильзах с возможностью перемещения и кинематически связанный со стрелкой на лицевой стороне индикатора, пружинодержатель для измерительного стержня внутри корпуса индикатора, электромеханическую приставку, выполненную в виде кольца из твердого электроизоляционного материала, жестко закрепленную на обратной стороне корпуса индикатора, внутри которой на подпружиненном держателе установлена металлическая пластинка, одним концом впаянная в корпус приставки, а другим кинематически связанная с измерительным стержнем. На металлической пластинке наклеены тензодатчики, выводы которых проходят через соответствующие отверстия, выполненные в корпусе приставки. Металлическая пластинка с наклеенными тензодатчиками установлена параллельно измерительному стержню, а держатель для металлической пластинки смонтирован перпендикулярно измерительному стержню. Держатель для металлической пластинки подпружинен и закреплен в корпусе приставки с помощью регулировочного винта. Для кинематической связи металлической пластинки с измерительным стержнем, приставка снабжена блоком натяжения, установленным внутри корпуса приставки перпендикулярно измерительному стержню и закрепленным на корпусе приставки посредством натяжного винта, и соответствующий конец металлической пластинки соединен с измерительным стержнем посредством тяги, которая проходит через блок натяжения и закреплена на измерительном стержне в месте его соединения с пружинодержателем.
Известно также устройство для измерения линейных перемещений по патенту РФ на изобретение №2040773. Это устройство содержит корпус, закрепленную на нем измерительную линейку с базовыми поверхностями, установленную с возможностью перемещения вдоль линейки отсчетную головку, кинематически соединенную с отсчетной головкой каретку, контактирующую с базовыми поверхностями измерительной линейки посредством подшипниковых опор, и индикаторную линейку, установленную на каретке с
возможностью взаимодействия с измерительной линейкой. Кинематическая связь каретки с отсчетной головкой выполнена в виде трех сферических элементов, жестко закрепленных на каретке и установленных в вершинах равностороннего треугольника, точка пересечения медиан которого совмещена с центром тяжести каретки, и жестко закрепленного одним концом на отсчетной головке упругого стержня с шаровым выступом на другом конце, предназначенным для взаимодействия со сферическими элементами. Устройство позволяет осуществить автоматизированный сбор информации. Для этого со стороны индикаторной линейки установлен излучатель, а со стороны измерительной линейки - фотодиоды. При освещении линеек образуются комбинационные полосы, воспринимаемые фотодиодами. Световая энергия, преобразованная в сигналы напряжения, передается в электронное устройство. Данное устройство по своей технической сущности наиболее близко к заявляемому в качестве полезной модели и принято за прототип.
Однако оно предназначено для измерения линейных перемещений в отсчетных системах прецизионных станков и измерительных приборах, где требуется очень высокая точность отсчета линейных перемещений. Для испытания строительных конструкций при динамических нагрузках это устройство использовать нежелательно, поскольку оно не сможет выдержать многократные импульсные нагрузки и возникающие перекосы в процессе таких испытаний. Устройством невозможно обеспечить и длительную сохраняемость результатов. Кроме того, при динамических нагрузках могут возникнуть колебания измерительной линейки, что повлечет за собой снижение точности измерений из-за чувствительности фотодиодов.
Задача полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить автоматизированный сбор информации при статических и динамических испытаниях строительных конструкций, повысить надежность датчика и точность динамических испытаний строительных конструкций.
Технический результат при решении поставленной задачи заключается в устранении влияния изменения параллельности плоскостей, на которых
закреплены концы датчика и устранении колебаний измерительной линейки после приложения динамического нагружения к испытуемой строительной конструкции.
Этот результат достигается следующим образом. Заявляемый датчик имеет общее с прототипом то, что он содержит корпус, внутри которого установлена с возможностью плотного прилегания к стенкам корпуса каретка на подшипниковых опорах, измерительную линейку, установленную на корпусе и контактирующую с кареткой, механизм соединения каретки с измеряемым объектом, который установлен вдоль измерительной линейки. Но в отличие от прототипа измерительная линейка снабжена тензодатчиками соединенными с тензометрической аппаратурой, а контакт измерительной линейки с кареткой осуществлен посредством демпферного узла, корпус которого жестко закреплен на каретке, а конец измерительной линейки установлен внутри этого корпуса между втулкой и пластиной демпфера, при этом механизм для соединения каретки с измеряемым объектом выполнен в виде штанги, жестко закрепленной на каретке, и штока, которые соединены между собой посредством двухсторонней шаровой опоры.
Кроме этого отличием является то, что подшипниковые опоры подпружинены относительно каретки, корпус выполнен со съемным днищем, корпус снабжен уголком для жесткого закрепления его на опоре, демпферный узел содержит в качестве демпфера резину, а пластина демпфера размещена между втулкой и резиной, измерительная линейка выполнена в виде балки.
Наличие тензодатчиков, установленных на обе стороны измерительной линейки датчика ДЛП-1, и тензометрическая система позволяют осуществить автоматизированный сбор информации, дистанционное системное управление при испытании строительных конструкций с последующей ее обработкой на ЭВМ и ее сохранением. Введение узла, состоящего из двух шаровых опор, устраняет влияние параллельности плоскостей, на которых жестко крепятся опоры датчика. В подвижную каретку (корпус демпферного
узла) введен демпфер для устранения колебаний измерительной балки после приложения динамического нагружения к испытываемой строительной конструкции. Датчик также снабжен уголком, что позволяет жестко устанавливать датчик на опоре. Подшипниковые опоры подпружинены в корпусе относительно каретки для более плотного прилегания и избегания колебания каретки в корпусе при его работе.
Полезная модель пояснена чертежами.
На фиг.1 изображен датчик линейных перемещений ДЛП-1 (общий вид).
На фиг.2 изображен датчик линейных перемещений ДЛП-1 (вид спереди).
На фиг.3 показан вид по А датчика линейных перемещений ДЛП-1 (вид сбоку), изображенного на фиг.2.
На фиг.4 представлен разрез АА датчика линейных перемещений ДЛП-1 (вид сверху), изображенного на фиг.2.
На фиг.5 показан узел Б корпуса демпфера датчика линейных перемещений ДЛП-1, изображенного на фиг.3.
Датчик линейных перемещений ДЛП-1, содержит корпус 1, в которую встроена каретка с шарикоподшипниковыми колесами 2, которая имеет возможность линейного перемещения в корпусе 1. Шарикоподшипниковые колесики каретки установлены на каретке на подпружиненном держателе для обеспечения плотности прилегания колес к стенкам корпуса 1 и предназначены для свободного линейного перемещения каретки 2 в корпусе 1. На торцевой поверхности корпуса 1 с помощью винтов устанавливается опорная пластина 3. Она является съемным днищем корпуса и служит для установки каретки 2 в корпус 1. К корпусу 1 датчика сбоку установлен крепежный уголок 4, служащий для жесткого закрепления датчика на опоре. На каретке 2 с помощью болтов установлена штанга 5, на конце штанги 5 закреплен шар шаровой опоры 6 (фиг.2, 3), который вставлен в паз корпуса 7 двухсторонней шаровой опоры, на другой стороне корпуса шаровой опоры
тоже вмонтирован шар шаровой опоры 8 соединенный с направляющим штоком 9, который служит для крепления к точке измеряемой конструкции. На корпус 1 установлена измерительная линейка 10, выполненная в виде балки с наклеенными на обе ее поверхности тензодатчиками 11, которые выполняют роль съема информации. На каретке закреплен корпус 12 демпферного узла, в котором установлена втулка 13 (фиг.3), демпфер 14 в виде пористой резины, а также пластина демпфера 15, которая служит для плотного прижатия измерительной балки к втулке.
Возможна и установка сверху датчика защитного металлического корпуса (на чертеже не показано), служащего для защиты попадания инородных предметов в процессе испытания строительных конструкций.
Корпус 1 выполнен из стали. Каретка 2 также выполнена из стали, упорная пластина 3, уголок крепления 4, штанга 5, направляющий шток 9 выполнены из металла. Измерительная линейка 10 с тензодатчиками 11 по обе стороны выполнена из инструментальной стали, жесткость которой подобрана из условий линейности торировочных графиков перемещений. Шары шаровой опоры 6, 8, установленные в корпус двухсторонней шаровой опоры 7, выполнены из инструментальной стали и имеют полированную поверхность. Корпус демпфера 12 выполнен из алюминиевого сплава, в нем установлена втулка 13, которая имеет вращательный ход вокруг своей оси, также в корпусе демпфера 12 устанавливается демпфер 14 выполненный из пористой резины, на котором крепится пластина демпфера 15 выполненная из текстолита.
Работа датчика линейных перемещений ДЛП-1 заключается в следующем: датчик устанавливается и закрепляется при помощи уголка крепления 4, в котором имеются отверстия для болтов. Направляющий шток 9 крепят к точке возможного линейного перемещения испытуемой строительной конструкции, перемещения которой измеряют. Каретка 2 имеет свободный ход в корпусе 1. При перемещении направляющего штока 9 с шаровой опорой 6, 7, 8 и штанги 5, каретка 2 начинает перемещение в корпусе 1, и в результате
движения измерительная линейка 10 жестко установленная на корпусе 1 и вставленная в корпус демпфера 12 между пластиной демпфера 15 и втулкой 13 начинает изгибаться. В результате чего начинает изменяться величина активного сопротивления тензодатчиков 11, которые наклеены на измерительную линейку 10. Показания тензодатчиков 11 снимаются при помощи тензометрической системы, которую располагают вдали от датчика линейных перемещений и с которыми соединены выводы тензодатчиков 11. Поскольку в корпусе демпферного узла установлен демпфер и плотно прилегает с помощью пластины демпфера, это устраняет возможные колебания измерительной линейки и дает возможность датчиком мерить линейные перемещения при динамических испытаниях. Узел, состоящий из двух шаровых опор, позволяет устранять влияние изменения параллельности плоскостей, на которых жестко крепятся опоры датчика.