УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНЕЙНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ОБЪЕКТОВ
DEVICE FOR MEASURING LINEAR DEFORMATION OF OBJECTS

Изобретение относится к области измерения деформации твердых тел, в частности в условиях повышенных температур.
Известно тензометрическое устройство для измерения линейной деформации объектов, выбранное в качестве прототипа (а.с. СССР №676858, G01B 5/30, опубл. 1979, Бюл. №28), которое содержит механизм передачи перемещений, выполненный в виде параллелограмма с упругими шарнирами в его вершинах и наконечниками для установки на исследуемый образец, узел измерения в виде цилиндра со штоком, шарнирно соединенных соответственно с верхним и нижним плечами параллелограмма. Узел измерения установлен перпендикулярно к горизонтальным плечам параллелограмма, а тензометрическое устройство снабжено противовесом, шарнирно закрепленным на штоке.
Недостатками известного устройства являются большие габариты механизма передачи перемещений, обусловленные необходимостью конструктивного совмещения с нагрузочным устройством, что ведет к увеличению горизонтальных плеч параллелограмма и, как следствие, снижает точность измерения. Кроме того, в известном устройстве требуется использование противовеса для устранения влияния веса штока и параллелограмма, что усложняет конструкцию и повышает инертность механизма, также приводящие к снижению точности измерения.
Задачей настоящего изобретения является минимизации габаритов устройства и повышение точности измерения деформации твердых тел малых размеров, в частности выполненных из инструментальных твердых сплавов в условиях повышенных температур.
Решение поставленной задачи обеспечивается путем достижения технического результата, заключающегося в том, что в устройстве для измерения линейной деформации объектов, содержащем нагрузочное устройство, исследуемый образец, механизм передачи перемещений и контактирующий с ним узел измерения, механизм передачи перемещений выполнен в виде кольца, находящегося под нагрузкой вместе с исследуемым образцом между плитами нагрузочного устройства, а узел измерения установлен на нагрузочном устройстве. При этом ось штока узла измерения перпендикулярна направлению приложения нагрузки от нагрузочного устройства и контактирует с поверхностью кольца через ножевой наконечник. Кроме того, для повышения точности измерения узел измерения может быть закреплен на нагрузочном устройстве с воможностью перемещения вдоль своей оси и снабжен удлинителем с ножевым наконечником, контактирующим с поверхностью кольца в точке, противоположной точке контакта поверхности кольца с ножевым наконечником штока узла измерения. Причем ножевые наконечники располагаются в плоскости, перпендикулярной оси кольца. Наконечники штока и удлинителя узла измерения могут быть также выполнены плоскими.
На фиг. 1 изображена схема устройства для измерения линейной деформации объектов с односторонним контактом узла измерения с кольцом; на фиг. 2 - схема устройства для измерения линейной деформации объектов с двусторонним контактом узла измерения с кольцом.
Устройство для измерения линейной деформации объектов содержит нагрузочное устройство, состоящее из подвижной 1 и неподвижной 2 плит, между которыми находятся под нагрузкой исследуемый образец 3 и механизм передачи перемещений, выполненный в виде кольца 4. На нагрузочном устройстве установлен узел измерения 5, ось штока 6 которого перпендикулярна направлению приложения нагрузки F от нагрузочного устройства. Ножевой наконечник 7, расположенный на штоке 6, контактирует с поверхностью кольца 4. Для повышения точности измерения узел измерения 5 может быть закреплен на нагрузочном устройстве с воможностью перемещения вдоль своей оси и снабжен удлинителем 8 с ножевым наконечником 9, контактирующим с поверхностью кольца 4 в точке, противоположной точке контакта поверхности кольца 4 с ножевым наконечником 7 штока 6 узла измерения 5. Причем ножевые наконечники 7 и 9 располагаются в плоскости, перпендикулярной оси кольца 4. Кроме того, наконечники 7 и 9 штока 6 и удлинителя 8 узла измерения 5 могут быть выполнены плоскими.
обр
изм
изм
обр
изм
Устройство работает следующим образом. Между подвижной 1 и неподвижной 2 плитами нагрузочного устройства в термической камере 10 устанавливаются исследуемый образец 3 и механизм передачи перемещений, выполненный в виде кольца 4. Причем кольцо 4 в момент силового замыкания плит 1 и 2 на исследуемом образце 3 имеет преднатяг. Ножевой наконечник 7, расположенный на штоке 6 узла измерения 5, подводится к поверхности кольца 4. После прогрева всех элементов в термической камере 10 фиксируется начальное показание считывающего устройства узла измерения 5. После нагружения силой F деформация кольца 4 будет соответствовать линейной деформации исследуемого образца 3. Сжатие кольца 4 по одной оси приводит к его уширению в перпендикулярном к этой оси направлению, которое фиксируется считывающим устройством узла измерения 5. Величина линейной деформации исследуемого образца 3 определяется по формуле δ=(1,0876⋅δ)⋅2, где δ - разность конечного и начального показаний считывающего устройства узла измерения 5. При использовании узла измерения 5 с воможностью перемещения вдоль своей оси и снабженного удлинителем 8 с ножевым наконечником 9, контактирующим с поверхностью кольца 4 в точке, противоположной точке контакта поверхности кольца 4 с ножевым наконечником 7 штока 6 узла измерения 5, чувствительность устройства повышается вдвое. В этом случае величина линейной деформации исследуемого образца 3 определяется по формуле 5=1,0876⋅δ. Узел измерения 5 и удлинитель 8 вынесены за пределы термической камеры 10.
Использование кольца в качестве механизма передачи перемещений позволило уменьшить количество звеньев измерительной цепи и минимизировать габариты устройства, а также повысить, особенно при схеме с двусторонним контактом наконечников узла измерения с кольцом, точность измерения деформации твердых тел малых размеров, в частности выполненных из инструментальных твердых сплавов в условиях повышенных температур.