Transcript Układy do pomiaru siły, momentu

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.
Naprężenie - miara sił wewnętrznych powstających w ciele
pod wpływem zewnętrznej, odkształcającej siły.
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
l
ε – odkształcenie ρ – jest opornością właściwą (rezystywnością) materiału
przewodnika; L – długość przewodnika; A – pole przekroju
F
W przypadku zastosowania jednego czujnika
po wystąpieniu dodatniego lub ujemnego
naprężenia RT napięcie wyjściowe mostka Uwy
ma wartość:
Cewek wzbudzająca
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.
Rdzenia
Cewek pomiarowa
Przenikalność magnetyczna μ rdzenia jest funkcją
działającej na niego siły:
X2
pole elektryczne
naprężenie
E
T
X3
elektrody
U
X1
Generowany ładunek Q jest proporcjonalny do siły F:
Q = cF
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
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
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.
1 – wałek, 2 - transformatorowy układ zasilania, 3 - obudowa cewek
mierniczych, 4 - indukcyjny układ mierniczy, 5 - tarcza zabierakowa,
6 – transformatorowy układ wyjściowy
Wałek (1) wykonany ze stali sprężynowej posiada w środkowej części
przewężenie długości l i średnicy d. Po obu stronach tego przewężenia są
osadzone elementy indukcyjnego układu mierniczego (3,4,5). Przenoszony
moment obrotowy powoduje skręcenie przewężonego odcinka wałka o kat C
proporcjonalny 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 kolei
wywołuje zmianę indukcyjności cewek, która w postaci sygnału
napięciowego zostaje przekazana na wskaźnik wychyłowy.
Uzwojenie jednego z rdzeni jest zasilane prądem przemiennym o stałej
wartości 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.