УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДАРНЫХ НАГРУЗОК
DEVICE FOR MEASUREMENT OF IMPACT LOADS

Изобретение относится к области измерительной техники, в которой измеряют величины, характеризующие механические колебательные процессы.
Наиболее близкой по технической сущности предлагаемой конструкции изобретения является конструкция устройства для измерения ударных нагрузок, содержащая инерционную массу, заключенную в корпусе, опорные упругие пластины и механизм регулировки силы прижатия опорных пластин (А.с. СССР №1216684, опубликовано 07.03.86, Бюл. №9).
Недостатками данной конструкции являются низкая точность измерений, обусловленная применением механической системы измерения, невозможность измерения ударных импульсов силы и ударных ускорений, а также сложность изготовления, вызванная необходимостью обеспечения высокой точности размеров деталей конструкции.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности измерений с расширением функциональных возможностей устройства, включающих помимо измерения ударных нагрузок, измерение ударных импульсов силы и ударных ускорений.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения ударных нагрузок, содержащем инерционную массу, заключенную в корпусе, установлена одна опорная упругая пластина в виде плоской круглой мембраны с наклеенным тензорезистором, а инерционной массой является стальная сфера, соприкасающаяся с плоской поверхностью мембраны в ее центре и имеющая возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности мембраны.
На фигуре изображено устройство для измерения ударных нагрузок.
Устройство для измерения ударных нагрузок имеет корпус 1 цилиндрической формы, во внутренней части которого расположены стальная сфера 2, плоская круглая мембрана 3 с наклеенным тензорезистором, являющимся частью электрического моста Уитсона, распорное кольцо 4, пружина сжатия 5 и стопорное кольцо 6. Стальная сфера 2 является инерционной массой, а плоская круглая мембрана 3 с наклеенным тензорезистором выполняет функцию опорной упругой пластины. Стальная сфера 2 соприкасается с плоской поверхностью круглой мембраны 3 в ее центре и имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности круглой мембраны 3. Движение стальной сферы 2 ограничено пружиной сжатия 5, фиксируемой стопорным кольцом 6. Тензорезисторы подключены к электронному осциллографу 7.
Устройство работает следующим образом.
Воздействие ударной нагрузки вдоль оси симметрии корпуса 1 цилиндрической формы вызывает колебания стальной сферы 2, являющейся инерционной массой. При этом стальная сфера 2 совершает возвратно-поступательное движение в перпендикулярном направлении к плоской поверхности круглой мембраны 3 и движение это ограничивается пружиной сжатия 5, фиксируемой стопорным кольцом 6. Колебания стальной сферы 2 воздействуют на плоскую круглую мембрану 3, что приводит к упругой деформации как самой плоской круглой мембраны 3, так и тензорезистора, наклеенного на ее плоскую поверхность. Деформация тензорезистора приводит к разбалансу электрического моста Уитсона, регистрируемого с помощью электронного осциллографа 7. Провода, соединенные с тензорезисторами, выведены через отверстие в распорном кольце 4. Расшифровка осциллограмм позволяет определить величину и характер действующих ударных нагрузок, ударных импульсов силы и ударных ускорений.
Устройство для измерения ударных нагрузок, подключенное к электронному осциллографу, образует единую измерительную систему.
Тарирование измерительной системы предусмотрено статическим или динамическим. В первом случае тарирование производится путем деформирования плоской круглой мембраны 3 грузами разного веса через стальную сферу 2 и записи электронного осциллографа 7 с построением тарировочной кривой зависимости напряжения (мВ) от силы (кгс). Во втором случае измерительная система тарируется с помощью метода соударений двух сферических поверхностей, одна из которых жестко закрепляется на корпусе устройства, а вторая сбрасывается на нее с определенной высоты, и далее также получают тарировочную кривую.
Устройство для измерения ударных нагрузок может быть размещено на неподвижных и движущихся объектах, совершающих поступательное или вращательное движение, и подключенное к электронному осциллографу позволяет регистрировать высокочастотные ударные процессы, возникающие вследствие силовых и кинематических ударных воздействий на исследуемый объект.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство для измерения ударных нагрузок позволяет повысить точность измерений и расширить функциональные возможности, что в результате позволяет измерить помимо ударных нагрузок, ударные импульсы силы и ударные ускорения.