Динамометр - это средство измерения, с помощью которого измеряют силу и момент силы

Динамометры предназначены для измерения меры интенсивности внешнего воздействия (иначе говоря, силы) на тело; величины, характеризующей вращательное действие этой силы, т.е. момента силы (для внутренних усилий его называют крутящим моментом) или работы, производимой ею. Для определения момента силы, ее величину умножают на плечо (к примеру, длину ключа). Работу определяют как произведение величины приложенной силы и расстояния, на которое переместилась точка ее приложения. И сила, и момент силы — векторные величины, т.е. характеризуются направлением в пространстве. Первый известный динамометр — это пружинные весы со сжимаемой пружиной, сконструированные в начале 18 века (во всяком случае, именно тогда появилось их изображение). Ну а примерно через сто лет были созданы более совершенные механические пружинные динамометры — упругий элемент (та же пружина) в них либо скручивался, либо растягивался.

68.

Для измерения сил часто применяют методы непосредственной оценки, основанные на формировании противодействующих усилий при помощи специальных упругих конструкционных элементов: упругих стержней, колец, скоб (в том числе пружин и тел с упругой деформацией) или использовании силы тяжести. В силоизмерительных устройствах компенсационного принципа действия также используют упругие элементы в сочетании с электрическими преобразователями перемещений.

Датчик со стержневым упругим элементом состоит из цилиндри- ческого упругого элемента (рис. 1.6, а), на наружной поверхности которо- го установлены тензорезисторы и компенсационные сопротивления. Простота изготовления. легко достигаются высокие классы точности выполнения геометрических размеров, чистоты обработки поверхностей. Одним из недостатков такого упругого элемента является малая величина перемещения, поэтому их применяют только в совокупности с тензорезисторными преобразователями, для которых величина возникающей деформации оказывается вполне приемлемой.недостаток- ограниченность чувствительности. Для увеличения чувствительности стержень выполняют полым, в виде цилиндра. увеличения чувствительности, позволяет увеличивать площадь под установку тензорезисторов и даёт возможность уменьшить габаритные размеры и массу датчика.

с кольцевым упругим элементом вместо стержня установлено кольцо с двумя жёсткими участками вдоль вертикального диаметра, т.е. вдоль направления действия силы. Тензорезисторы приклеены на внутренней и наружной поверхности кольца, на линии горизонтального диаметра. Преимущества: перемещение подвижной части упругого элемента существенно больше, чем у стержня. Это позволяет применять ёмкостные, индуктивные и другие преобразователи, где требуется значительное перемещение упругого элемента.; кольцевые упругие элементы имеют более высокую чувствительность.Выполнение кольцевых элементов на высокие пределы изме- рения нецелесообразно, так как приводит к неоправданному увеличе- нию размеров и массы датчика.

У кольца четыре зоны деформаций, в каждой из которых имеются одинаковые условия для установки тензорезисто- ров: деформации сжатия и растяжения, кривизна поверхностей для установки тензорезисторов примерно одинаковы. Недостатки: распределение напряжений в зонах деформаций неравномерное. труднее обеспечивать высокие классы точности и чистоты обработки.

Датчик силы с балочным УЭ Основным узлом этого датчика является чувствительный элемент, выполненный в виде балки равного сечения, с жёстко заделанным одним концом, с наклеенными на её грани тензорезисторами. позволяют получить большие перемещения, а деформации сжатия и растяжения у них строго одинаковы. при действии силы конец балки (см. рис. 1.9) перемещается по дуге окружности и точка приложения силы изменяет свои координаты, что вызывает дополнительные погрешности. трудностями жёсткой заделки второго конца балки, преодоление которых приводит к существенному удорожанию датчика, увеличению массы и размеров. Распределение напряжений в балке постоянного сечения неравномерное. Для получения равномерного распределения напряжений применяют балку равного сопротивления. Однако при этом следует учитывать, что собственная частота балки сильно зависит от массы присоединённых к ней элементов. Поэтому балочные упругие элементы применяют в тех случаях, когда кольцевые элементы не обеспечивают заданной чувствительности, например, в датчиках силы с пределами измерения меньше 50 Н.

69.

ВИБРОЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СИЛЫ Чувствительным элементом таких датчиков является упругий элемент 1 (рис. 1.19), обладающий упругой деформацией. Это может быть упругая балка, упругое кольцо и др. Измеряемое усилие Fx пре- образуется в изменение ∆l длины колеблющейся ферромагнитной струны 2, что вызывает, в свою очередь, соответствующее изменение частоты собственных колебаний этой струны. Колебания струны, поддерживаемые возбуждающим электромагнитом 3, первоначально возникают под воздействием короткого импульса тока, посылаемого в струну, воспринимаются затем индуктивным преобразователем 4 и преобразуются в соответствующие колебания электрического сигнала, частота которых измеряется известными методами (например, подсчётом числа периодов за единицу времени).