układy i metody pomiaru siły, naprężeń oraz momentu obrotowego
DESCRIPTION
układy i metody pomiaru siły, naprężeń oraz momentu obrotowego. Siła – wektorowa wielkość fizyczna będąca miarą oddziaływań fizycznych między ciałami. Siła ma wartość 1 N, jeżeli nadaje ciału o masie 1 kg przyspieszenie 1 m/ s². Pomiar siły nacisku i naprężeń. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
UKŁADY I METODY POMIARU SIŁY, NAPRĘŻEŃ ORAZ
MOMENTU OBROTOWEGO.
POMIAR SIŁY NACISKU I NAPRĘŻEŃ
Siła – wektorowa wielkość fizyczna będąca miarą oddziaływań fizycznych między ciałami.
Siła ma wartość 1 N, jeżeli nadaje ciału o masie 1 kg przyspieszenie 1 m/s².
POMIAR SIŁY NACISKU I NAPRĘŻEŃ
Naprężenie - miara sił wewnętrznych powstających w ciele pod wpływem zewnętrznej, odkształcającej siły.
Przetwornik tensometryczny
Tensometr - jest przetwornikiem pomiarowym przeznaczonym do naprężeń mechanicznych. mechanicznych. Zbudowany jest ze cienkiej sprężystej warstwy izolacyjnej, na którą naniesiono warstwę metaliczną – folię metalową lub rzadziej drut oporowy. F
R
lε – odkształcenie ρ – jest opornością właściwą (rezystywnością) materiału przewodnika; L – długość przewodnika; A – pole przekroju
Przetwornik tensometryczny do mierzenia siły nacisku
F
Przetwornik tensometryczny do mierzenia naprężeń mechanicznych
Układ pomiarowy z tensometrem
W przypadku zastosowania jednego czujnika po wystąpieniu dodatniego lub ujemnego naprężenia RT napięcie wyjściowe mostka Uwy ma wartość:
Przetwornik magnetosprężysty
Cewek wzbudzająca
Cewek pomiarowa
Rdzenia
Rozkład pola magnetycznego w rdzeniu zmienia się po przyłojeniu do niego siły ze względu na zmniejszenie przenikalności magnetycznej w kierunku działania siły oraz zwiększenie przenikalności w kierunku poprzecznym do kierunku jej działania. Wywołuje to zmianę wartość napięcia indukowanego w cewce odbiorczej.
Przenikalność magnetyczna μ rdzenia jest funkcją działającej na niego siły:
Przetwornik piezoelektryczny
Przetwornik piezoelektryczny
X1
X3
ET
U
pole elektryczne
naprężenie
elektrody
Generowany ładunek Q jest proporcjonalny do siły F:
Q = cF
X2
Przetwornik piezoelektryczny
POMIAR MOMENTU OBROTOWEGO
Moment siły (moment obrotowy) siły F względem punktu O jest to iloczyn wektorowy promienia wodzącego r, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły, oraz siły F.
M=r x F
POMIAR MOMENTU OBROTOWEGO
Naprężenie mechaniczne możemy mierzyć:
•bezpośrednio
•pośrednio
Bezpośrednie metody pomiaru momentu obrotowego
Przetwornik tensometryczny
1 – wałek przenoszący moment obrotowy, 2 – tensometry,3 – pierścienie ślizgowe, 4 – pierścienie izolacyjne, 5 – korpus, 6, 7 – osłona,8 – szczotko trzymacz, 9 – szczotki, 10 – sprzęgło
Przetwornik tensometryczny
1, 2 – wałek przenoszący moment obrotowy,3 – płaskie spre5yny, 4 – tensometry
Odcinki wałka l i 2 przenoszącego Mo połączone są płaskimi sprężynami, na które naklejono tensometry. Przenoszony moment obrotowy powoduje ugięcie płaskich sprężyn, których odkształcenie jest rejestrowane.
Przetwornik indukcyjny
1 – wałek, 2 - transformatorowy układ zasilania, 3 - obudowa cewek mierniczych, 4 - indukcyjny układ mierniczy, 5 - tarcza zabierakowa, 6 – transformatorowy układ wyjściowy
Przetwornik indukcyjny
Wałek (1) wykonany ze stali sprężynowej posiada w środkowej częściprzewężenie długości l i średnicy d. Po obu stronach tego przewężenia sąosadzone elementy indukcyjnego układu mierniczego (3,4,5). Przenoszonymoment obrotowy powoduje skręcenie przewężonego odcinka wałka o kat Cproporcjonalny do wartości przenoszonego momentu obrotowego M0;
M0 - moment obrotowy,G - moduł sprężystości poprzecznej stali,l - odpowiednio długość i I0 - moment bezwładności Skręcenie o kat C implikuje zmianę położenia rdzeni w cewkach, a to z koleiwywołuje zmianę indukcyjności cewek, która w postaci sygnałunapięciowego zostaje przekazana na wskaźnik wychyłowy.
Przetwornik magnetosprężysty
Uzwojenie jednego z rdzeni jest zasilane prądem przemiennym o stałejwartości skutecznej. W związku z tym przez wał przepływa przemienny strumień magnetyczny, który przy momencie skręcającym równym zeru rozpływa sie symetrycznie, nie indukując w uzwojeniu drugiego elektromagnesu siły elektromotorycznej. Gdy wał jest poddany momentowi skręcającemu, to wówczas strumień magnetyczny w wale odchyla sie w kierunku lekkiego magnesowania, tj. w kierunku naprężeń rozciągających +σ, wywołując w uzwojeniu drugiego elektromagnesu siłę elektromotoryczna. Rdzenie powinny być miedzy sobą ekranowane.
Pośrednia metoda pomiaru momentu obrotowego