SU1739180A1 - Twist angle measuring device - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение эксплуатационных возможностей - достигаетс  за счет выполнени  чувствительного элемента в виде барабана 6, установленного с возможностью взаимодействи  с регистрирующим элементом, выполненным в виде упорной пластины 11. Упорна  пластина 11 изогнута по цилиндрической поверхности с радиусом, равным рассто нию по оси хомутов 1 и 7 до оси самой упорной пластины 11. К первому хомуту 1 посредством двух цилиндрических шарниров 2 и 3 с взаимно пер- пендикул рными ос ми прикреплен удлинитель 5 с грузом 4. Устройство может быть снабжено вторым датчиком угловых перемещений . 2 з.п.ф-лы, 4 ил. со с XI CJ Ч) 00 оThis invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention, an increase in operational capabilities, is achieved by making a sensing element in the form of a drum 6 installed with the ability to interact with a recording element made in the form of an anvil plate 11. The anvil plate 11 is bent along a cylindrical surface with a radius equal to the distance along the axis of the clamps 1 and 7 to the axis of the thrust plate 11 itself. To the first yoke 1 by means of two cylindrical hinges 2 and 3 with mutually perpendicular axes an extension cord 5 with a weight 4 is attached. Device m It may be equipped with a second angular displacement sensor. 2 hp ff, 4 ill. with with XI CJ C) 00 about

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  углов закручивани  элементов конструкций (в частности, строительных элементов) при испытании их на кручение или на сжатие (раст жение) с кручением.The invention relates to a measurement technique, in particular, to devices for measuring twist angles of structural elements (in particular, building elements) when they are tested for torsion or compression (tension) with torsion.

Известно устройство дл  измерени  углов поворота элементов конструкций при их испытани х - рычажный клинометр, включающий жесткий металлический рычаг, при- креплеиный к исследуемому сечению элемента конструкции, и два прогибомера с проволочной св зью.A device is known for measuring the angles of rotation of structural elements when they are tested — a lever clinometer including a rigid metal lever attached to the section of the structure under investigation, and two wire bendables.

При измерении углов закручивани  элементов конструкций при их испытани х на кручение или сжтие с кручением используют устройство, сконструированное на базе рычажного клиномера: система четырех пар прогибомеров (рычажных клинометров), по две из которых расположены в верхнем и нижнем сечени х исследуемой зоны элемента конструкции.When measuring the twist angles of structural elements when they are tested for torsion or squeezing with torsion, a device designed on the basis of a lever clinomer is used: a system of four pairs of deflection gauges (lever clinometers), two of which are located in the upper and lower sections of the investigated area of the structural element.

Недостатками данного устройства  вл етс  то, что оно содержит много прогибомеров , а именно восемь, что приводит к перерасходу времени при испытани х при наблюдении за работой каждого из них и сн тии отсчетов: с достаточной точностью измер ютс  лишь небольшие углы закручивани ; прогибомеры закрепл ютс  как к испытуемому элементу, так и к другим част м испытательного стенда (силовой плите, силовому полу и т.п.), что снижает надежность работы устройства в целом и каждого прогибомера в отдельности.The disadvantage of this device is that it contains many defibomers, namely eight, which leads to time wasting when testing when observing the operation of each of them and removing the readings: only small small angles of twist are measured with sufficient accuracy; the defibomers are fixed both to the test element and to other parts of the test bench (power plate, force floor, etc.), which reduces the reliability of the device as a whole and each defibomer separately.

Известно также устройство дл  измерени  продольных и угловых деформаций образца , содержащее два хомута, задающих базу измерени , датчики продольных и угловых перемещений, имеющие  кори. св занные с одним из хомутов, и преобразователи перемещени   корей в электрический сигнал, св занные со вторым хомутом,  кори выполнены в виде пластин, изогнутых по цилиндрической поверхности и закрепленных непосредственно на хомуте, а преобразователи выполнены в виде трансформаторов с С-образными сердечниками и расположены так, что ось симметрии одного из них параллельна оси хомута, а второго - перпендикул рна ей, при этом  кор  расположены в зазорах сердечников, образу  с ними соответственно датчики линейного и углового перемещений.It is also known a device for measuring the longitudinal and angular deformations of a sample, which contains two clamps, specifying the measurement base, longitudinal and angular displacement sensors having measles. associated with one of the clips, and the korea to electric signal transducers associated with the second collar, measles are made in the form of plates bent along a cylindrical surface and attached directly to the collar, and the converters are made in the form of transformers with C-shaped cores and are located so that the axis of symmetry of one of them is parallel to the axis of the collar, and the second is perpendicular to it, with the core located in the gaps of the cores, forming with them, respectively, linear and angular displacement sensors y.

Однако это устройство не позвол ет достичь повышени  эксплуатационных возможностей , так как в нем  корь угловых перемещений жестко закреплен к хомуту, располагаетс  близко к образцу и взаимодействует с преобразователем угловых перемещений только при равномерности деформаций образца. Кроме того, в данном случае недостижима высока  точность при малых углах закручивани .However, this device does not allow to increase the operational capabilities, since in it the angular displacement bore is rigidly fixed to the collar, is located close to the sample and interacts with the angular displacement transducer only when the sample is uniformly deformed. In addition, in this case, high accuracy at low twist angles is unattainable.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационных возможностей.The purpose of the invention is to increase operational capabilities.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство , содержащее два хомута, прикрепленных к вертикально расположенномуThis goal is achieved by the fact that a device containing two clamps attached to a vertically positioned

испытуемому элементу конструкции в сечени х , рассто ние между которыми несколько больше длины исследуемой зоны, удлинитель, закрепленный на первом хомуте , закрепленный на удлинителе датчик углового перемещени , включающий чувствительный элемент, закрепленный на удлинителе и регистрирующий элемент , закрепленный на втором хомуте, установленные с возможностью взаимногоthe tested element of construction in sections, the distance between which is somewhat greater than the length of the zone under investigation, an extension cord fixed on the first collar, fixed on the extension cord an angular displacement sensor including a sensing element fixed on the extension cord and a recording element fixed on the second collar mounted with mutual

перемещени , снабжено чувствительным элементом, выполненным в виде барабана, и регистрирующим элементом, выполненным в виде уп.орной пластины, изогнутой по цилиндрической поверхности с радиусом,movement, equipped with a sensing element, made in the form of a drum, and a recording element, made in the form of an upstream support plate bent along a cylindrical surface with a radius,

выбираемым равным рассто нию от оси элемента конструкции до оси упорной пластины , при этом барабан установлен с возможностью взаимодействи  с упорной пластиной, а упорна  пластина подпружинена в осевом направлении к боковой поверхности барабана, кроме того, удлинитель закреплен к верхнему хомуту посредством двух цилиндрических шарниров со взаимно перпендикул рными ос миchosen equal to the distance from the axis of the structural element to the axis of the thrust plate, while the drum is installed with the ability to interact with the thrust plate, and the thrust plate is spring-loaded axially to the side surface of the drum, in addition, the extension is fixed to the upper yoke by means of two cylindrical hinges with mutually perpendicular axes

и ут желен закрепленным на нем грузом, устройство снабжено также вторым датчиком угловых перемещений, установленным симметрично оси хомутов и противоположно первому датчику угловых перемещений.and is fitted with a weight fixed on it, the device is also equipped with a second angular displacement sensor, installed symmetrically with the axis of the clamps and opposite to the first angular displacement sensor.

На фиг.1 показано устройство, вид сбоку; на фиг.2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1 (датчик углового перемещени ).Figure 1 shows the device, side view; FIG. 2 is a section A — A in FIG. one; on fig.Z - view B in figure 1; Fig. 4 is a view B of Fig. 1 (an angular displacement sensor).

Устройство содержит закрепленный кThe device contains attached to

элементу 1 конструкции первый хомут 2, к которому через пары цилиндрических шарниров 3 со взаимно перпендикул рными ос ми закреплены ут желенные грузами 4element 1 of the design, the first collar 2, to which, through pairs of cylindrical hinges 3 with mutually perpendicular axes, are secured by weights 4

удлинители 5 с закрепленными к их концам чувствительными элементами в виде барабанов 6, а также второй хомут 7 с закрепленными к нему пластинами 8 с втулками 9, в которые своими ос ми 10 вставлены регистрирующие элементы в виде упорных пластин 11, прижимаемые пружинами 12 сжати  к барабанам б,  вл ющихс , например , част ми прогибомеров 13.extension cords 5 with sensing elements in the form of drums 6 fixed to their ends, as well as a second collar 7 with plates 8 fixed to it with sleeves 9 in which recording axes 11 are inserted in their axes 10 in the form of stop plates 11 pressed by springs 12 to the drums b, which are, for example, portions of the defibomers 13.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первый 2 и второй 7 хомуты закрепл ют к элементу 1 конструкции на рассто нии, которое несколько больше длины исследуемой зоны. К первому хомуту 2 посредством пар взаимно перпендикул рных цилиндрических шарниров 3 прикрепл ют удлинители 5, к нижним част м которых закреплены прогибомеры 13с барабанами 6. Дл  повышени  массивности удлинителей 5 их ут жел ют грузами 4. При закреплении удлинителей 5 обеспечивают их вертикальность и об зательную соосность с элементом 1 конструкции, а прогибомеры 13 располагают так, чтобы оси барабанов 6 располагались в одной плоскости с продольными ос ми удлинителей 5 и продольной осью симметрии первого хомута 2. Закрепление удлинителей с прогибомерами посредством пар взаимно перпендикул рных цилиндрических шарниров 3, ось одного из которых в паре параллельна оси барабана прогибомера, устран ет искажени  в отсчетах при деформации элемента конструкции, обеспечива  вертикальность расположени  удлинителей 5 во врем  испытаний элемента 1 конструкции (в случае, например, жесткой св зи между первым хомутом и прогибомерами даже при небольшом перекосе плоскости хомута получает большое перемещение точка контакта барабана и упорной пластины).The first 2 and second 7 clamps are fastened to the element 1 of the structure at a distance which is somewhat greater than the length of the zone under study. Extenders 5 are attached to the first collar 2 by means of pairs of mutually perpendicular cylindrical hinges 3, to the lower parts of which are deflected 13c drums 6. To increase the massiveness of the extenders 5 they are loaded with weights 4. When fastened the extenders 5 ensure their verticality and indispensable alignment with the element 1 of the structure, and the defibomers 13 are positioned so that the axes of the drums 6 are located in the same plane with the longitudinal axes of the extenders 5 and the longitudinal axis of symmetry of the first collar 2. Fixing the extender It with deflectors by means of pairs of mutually perpendicular cylindrical hinges 3, the axis of one of which is parallel to the axis of the drum of the deflectometer, eliminates distortions in the readings during deformation of the structural element, ensuring the vertical position of the extension cords 5 during testing of the structural element 1 (in the case, for example a rigid connection between the first yoke and the defibomers, even with a slight tilting of the yoke plane, gets a large displacement (the point of contact between the drum and the support plate).

Барабаны 6 ввод тс  во взаимодействие с упорными пластинами 11, поверхности контакта которых с барабанами располагают параллельно поперечному сечению элемента 1 конструкции. Упорные пластины 11 прижимаютс  к барабанам 13 пружинами 12, причем упорные пластины 11 их ос ми 10 ввод т во втулки 9, которые соединены с пластинами 8 (оси 10 и оси втулок 9 располагают соосно с удлинител ми 5). Усилие прижати  упорной пластины 11 к барабану 6 должно быть таким, чтобы отклонение удлинител  5 от вертикали не сказывалось на отсчете по прогибомеру. Пластины 8 соедин ют со вторым хомутом 7 винтами с возможностью перемещени  в двух направлени х, что позвол ет точно подвести упорные ппастины 11 под барабаны 6 до начала испытаний. Средние радиусы кривизны вертикальных проекций упорных пластин 11 представл ют собой дуги окружности с радиусом R. Во врем  испытанийThe drums 6 are brought into engagement with the stop plates 11, the contact surfaces of which with the drums are arranged parallel to the cross section of the structural element 1. The thrust plates 11 are pressed against the drums 13 by springs 12, and the thrust plates 11 of their axles 10 are inserted into sleeves 9, which are connected to the plates 8 (the axes 10 and the axes of the sleeves 9 are aligned with the extensions 5). The force of pressing the thrust plate 11 to the drum 6 must be such that the deviation of the extension 5 from the vertical does not affect the reading on the deflection gauge. The plates 8 are connected to the second collar 7 with screws with the possibility of movement in two directions, which makes it possible to precisely bring the thrust paste 11 under the drums 6 before the test begins. The average radii of curvature of the vertical projections of the thrust plates 11 are circular arcs with radius R. During testing

при закручивании элемента 1 конструкции барабаны 6 прокатываютс  по торцовым поверхност м упорных пластин 11. Причем поверхности контакта барабанов 6 и упорныхwhen the design element 1 is tightened, the drums 6 are rolled along the end surfaces of the thrust plates 11. Moreover, the contact surfaces of the drums 6 and the thrusts

пластин 11 должны иметь шероховатость, не допускающую проскальзывани  барабанов б.plates 11 should have a roughness that prevents the drums from slipping. b.

Угол закручивани  (угол поворота верхнего сечени  относительно нижнего, рассто ние между которыми L) можно рассчитать по формулеThe twist angle (the angle of rotation of the upper section relative to the lower one, the distance between which is L) can be calculated by the formula

/3 / 3

360°) 212 ж R 360 °) 212 W R

(a,+S2)fЈ.(a, + S2) fЈ.

00

5five

00

5five

00

5five

где ai и 32 - отсчеты по первому и второму прогибомерам, т.е. длины дуг окружности с радиусом R.where ai and 32 are counts of the first and second prohibitors, i.e. the lengths of arcs of a circle with radius R.

Claims (3)

1.Устройство дл  измерени  углов закручивани , содержащее два хомута, удлинитель , св занный с первым хомутом, датчик углового перемещени , включающий чувствительный элемент, закрепленный на удлинителе, и регистрирующий элемент, закрепленный на втором хомуте, установленные с возможностью взаимного перемещени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  эксплуатационных возможностей , чувствительный элемент выполнен в виде барабана, а регистрирующий элемент выполнен в виде упорной пластины, изогнутой по цилиндрической поверхности с радиусом , выбираемым равным рассто нию от оси хомута до оси упорной пластины, а упорна  пластина подпружинена в осевом направлении к боковой поверхности барабана .1. A device for measuring twist angles, comprising two straps, an extension cord connected to the first clamp, an angular displacement sensor including a sensing element fixed on the extension cord, and a recording element fixed on the second clamp mounted with the possibility of mutual displacement, that, in order to increase operational capabilities, the sensing element is made in the form of a drum, and the recording element is made in the form of an anvil plate bent along a cylindrical surface with set to the distance from the axis of the yoke to the axis of the thrust plate, and the thrust plate is spring-loaded axially to the side surface of the drum. 2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем. что, с целью повышени  точности, оно снабжено грузом, закрепленным на удлинителе , а удлинитель св зан с первым хомутом посредством двух цилиндрических шарниров, оси которых взаимно перпендикул рны , один из шарниров закреплен на первом хомуте, а другой - на удлинителе.2. The device according to claim 1, about tl and ch yu e e so. in order to increase accuracy, it is provided with a weight fixed on the extension, and the extension is connected to the first collar by means of two cylindrical hinges, the axes of which are mutually perpendicular, one of the hinges is fixed on the first collar, and the other on the extension cord. 3.Устройство по п.1, отличаю шее- с   тем, что. с целью повышени  надежности и точности, оно снабжено вторым датчиком3. The device according to claim 1, distinguishes the neck with the fact that. in order to increase reliability and accuracy, it is equipped with a second sensor угловых перемещений, установленным симметрично оси хомутов и противоположно первому датчику перемещений.angular displacements set symmetrically to the axis of the clamps and opposite to the first displacement transducer. 11eleven видЬsee fflwtJfflwtJ Фиг. 2FIG. 2 ВидеVideo ®иг4®ig4