ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЭИП-2

Полезная модель относится к области строительства и механики, и предназначена для измерения перемещений при статических испытаниях строительных конструкций, при проведении технических обследований зданий и сооружений, а также при оценке микродинамических воздействий.
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.
Индикатор по патенту №2187069 МПК 7 G 01 В 3/22, бюллетень №22, опубликованный 10.08.2002 года, содержит корпус, измерительный стержень, кинематически связанный со стрелкой, шкалу и механизм наибольшего перемещения измерительного стержня, который выполнен в виде зубчатого кольца, аналогично храповому. Это позволяет обеспечить более плотный контакт со стрелкой индикатора в процессе измерения.
Индикаторы часового типа получили широкое распространение. Однако приборы, описанные выше, имеют несколько существенных недостатков: их использование не позволяет автоматизировать сбор информации при испытании конструкции с последующей обработкой ее на персональном компьютере, а в отдельных случаях при снятии показаний не обеспечивается необходимая безопасность при испытании строительных конструкций, поскольку индикатор предполагает снятие показателей в непосредственной близости от него. Кроме этого, недостатком является то, что использование вышеперечисленных приборов невозможно в труднодоступных для визуального наблюдения местах.
Наиболее близким к заявляемому является электромеханический индикатор перемещений (ЭИП) по патенту РФ на полезную модель №42103, МПК 7 G 01 В 3/22, который содержит корпус с отверстиями в диаметральном направлении, в которых закреплены гильзы, подпружиненный измерительный стержень с наконечником, установленный в гильзах с возможностью перемещения и кинематически связанный со стрелкой на лицевой стороне индикатора, пружинодержатель для измерительного стержня, электромеханическую приставку жестко закрепленную на обратной стороне корпуса индикатора. Внутри корпуса этой приставки перпендикулярно измерительному стержню на подпружиненном держателе установлена металлическая пластинка с наклеенными тензодатчиками. Один конец пластинки впаян в корпус приставки. Измерительный стержень индикатора снабжен рычагом, жестко закрепленным на противоположном наконечнику конце стержня. Рычаг соединен со свободным концом металлической пластинки посредством тяги, проходящей через отверстие в корпусе приставки. В корпусе приставки выполнены отверстия для выводов тензодатчиков, посредством которых происходит соединение прибора с тензометрической установкой, находящейся за пределами зоны испытания строительной конструкции.
Разработка электромеханического индикатора перемещений (патент №42103) позволила решить часть вышеперечисленных задач и проблем, однако использование данного прибора в местах с повышенным содержанием влаги и пыли затруднено, так как электромеханическая приставка данного прибора имеет отверстие в корпусе приставки, через которое проходит металлическая тяга. Кроме того, благодаря наличию рычага, происходит накопление ошибки при снятии показаний в целом и особенно это проявляется при оценке микродинамических воздействий.
Задача полезной модели состоит в том, чтобы обеспечить автоматизированный сбор информации и при этом устранить вышеперечисленные недостатки, а именно: еще более расширить область применения индикатора, используя его не только в труднодоступных местах при испытании строительных конструкций, но и в местах с повышенным содержанием влаги и пыли, а также использовать прибор при оценке микродинамических воздействий.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении точности измерений, за счет
исключения ошибок при снятии показаний, возникающих при неблагоприятных условиях эксплуатации; и наличию рычага.
Задача решена следующим образом. Электромеханический индикатор перемещений ЭИП-2, как и электромеханический индикатор (ЭИП), 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, а на металлической пластинке наклеены тензодатчики, выводы которых проходят через соответствующие отверстия выполненные в корпусе приставки. Но в отличие от ЭИП в ЭИП-2 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, в частном случае исполнения, приставка снабжена блоком натяжения, установленным внутри корпуса приставки перепендикулярно измерительному стержню и закрепленным на корпусе приставки посредством натяжного винта, причем 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.
Возможно и другое исполнение элементов кинематической связи металлической пластинки с измерительным стержнем. На измерительном стержне смонтирован клиновидный элемент, соприкасающийся своей скошенной гранью со свободным концом металлической пластинки. Все элементы кинематической связи ЭИП-2 во всех случаях исполнения смонтированы внутри корпуса приставки.
Наличие тензодатчиков, соединение металлической пластинки, на которой располагается тензодатчик, с измерительным стержнем в ЭИП-2 позволяют
осуществить дистанционную систему управления и автоматизировать сбор информации при испытании строительных конструкций с последующей ее обработкой на ЭВМ, а также позволяет замерять перемещения в труднодоступных для визуального наблюдения местах моделей и натурных образцов строительных конструкций, что повышает безопасность проводимых экспериментальных исследований. Так как все детали и узлы электромеханической приставки в отличие от прототипа смонтированы внутри нее и скрыты от воздействия внешних влияний, ЭИП-2, можно использовать в местах с повышенным содержанием влаги и пыли, и, кроме того, возможно применение при оценке микродинамических воздействий. Защита от неблагоприятных условий эксплуатации и отсутствие рычага исключает ошибки при снятии показаний, тем самым, повышая точность измерений.
Полезная модель пояснена чертежами.
На фиг.1 изображен индикатор (вид сзади, задняя крышка снята), в котором металлическая пластинка соединена с измерительным стержнем с помощью тяги.
На фиг.2 изображен индикатор (вид сзади, задняя крышка снята), в котором металлическая пластинка соединена с измерительным стержнем с помощью клиновидного элемента.
На фиг.3 представлен разрез АА индикатора (вид сбоку), изображенного на фиг.2.
Корпус электромеханической приставки 1 выполнен из эбонита. Возможно выполнение его и из другого твердого электроизоляционного материала. В корпус приставки 1 впаяна металлическая пластинка 2, на которой наклеен тензодатчик 3. Жесткость пластинки 2 подобрана из условий линейности торировочных графиков перемещений. Пластинка 2 с тензодатчиком 3 представляет собой преобразователь механических перемещений в показания тензометрических установок. Ограничение изгиба пластинки 2 осуществляется через подпружиненный держатель 4. Для однотипности показаний и возвращения пластинки 2 в исходное положение в приставке предусмотрен регулировочный винт 5, который в свою очередь соединен с подпружиненным держателем 4.
Совместность работы механического индикатора и приставки осуществляется соединением измерительного стержня индикатора 6 через металлическую тягу 7 (фиг.1) с металлической пластинкой 2, на которой находится тензодатчик 3. Тяга 7 проходит через блок 8, закрепленный при помощи натяжного винта 9 к корпусу 1. Соединение прибора с тензометрической установкой производится через выводы
тензодатчика 10. Крепление приставки к корпусу индикатора осуществляется крепежными винтами 11.
В другом исполнении элементов кинематической связи (фиг.2) на измерительный стержень индикатора 6, жестко прикрепляется клиновидный элемент 12, который соприкасается со свободным концом металлической пластинки 2.
Кинематическая часть самого индикатора часового типа не претерпевает изменений.
Работа электромеханического индикатора перемещений ЭИП-2 заключается в следующем: индикатор устанавливается и закрепляется при помощи универсального штатива 13. Наконечник измерительного стержня через прокладку 14 устанавливают на строительную конструкцию 15, перемещение которой измеряют. При перемещении измерительного стержня 6 в процессе испытания происходит изгиб металлической пластинки 2, которая кинематически связана с измерительньм стержнем 6. В связи с этим изменяется и величина активного сопротивления тензодатчика 3, наклеенного на нее. Показания последнего снимаются при помощи тензометрической системы, которую располагают вдали от электромеханического индикатора и с которой соединены выводы тензодатчика 3. Поскольку кинематическая связь металлической пластинки с измерительным стержнем выполнена внутри приставки и обусловлена меньшим количеством элементов (например, отсутствует рычаг, как в прототипе), появляется возможность исследования и микродинамических воздействий. В то же время ЭИП-2, показанный на фиг.1, в котором металлическая пластинка соединена с помощью тяги лучше использовать для статических испытаний. ЭИП-2 на фиг.2, 3 позволяет помимо статических измерений оценивать и микродинамические воздействия, поскольку металлическая пластинка практически непосредственно связана с измерительным стержнем.