Динамометр - прилад, який знає силу будь-якого механізму
Принцип дії динамометра відомий не дуже великій кількості людей, власне, як і сам цей прилад. Ми виправимо це непорозуміння, склавши коротку характеристику такого інструменту. Можливо, він міг би вирішити деякі ваші завдання, а ви про це й не здогадувалися!
Що ж це за машина, що здатна виміряти силу?
Його відносять до приладів, що вимірює сили або силові моменти. Промислові підприємства, на яких потрібні силові вимірювання, застосовують подібні пристосування. Часто вони необхідні для того, щоб здійснити планові перевірки стендів, а також агрегатів, які призначені для різних випробувань. Використовують їх і при перевірках силових приладів, коли потрібно визначити сили 1 або 3 розрядів. Широко застосовуються дані прилади й в якості еталонних засобів по ГОСТу 8.065 і в тих роботах, де потрібно проводити калібрування.
Першим приладом, який допомагав виміряти сили, були ваги. Вперше їх зображення з'явилося у пресі в сімнадцятому столітті. У наступному столітті Сальтер було запропоновано для подібних цілей пристрій з пружиною, за допомогою вантажу вона розтягувалася. Був прилад з циферблатом, там вимір виконувалося замкнутої кільцеподібної пружиною. Уже пізніше з'явилися натиски Проні і динамометри Томсона, Броуна, Межи і Геффнер-Альтенек. Останні моделі вдосконалили, і на сьогоднішній день випала нагода використати їх у багатьох галузях.
Основні елементи, які включають динамометри розтягування: силове ланка (пружний елемент) і відліковий пристрій. У силовому ланці йде безпосередньо вимір зусиль: там відбувається деформація або невеликі коливання. З їх допомогою і передаються сигнали на відліковий пристрій. Такими інструментами вимірюються зусилля в таких одиницях виміру, як Ньютони і кілограм-сила.
Отже, що вимірюють динамометром, ми розібралися, тепер подивимося, як підрозділяються дані прилади за принципом дії. Вони бувають механічними, які класифікують на пружинні і важелі, гідравлічними і електричними. Крім таких прикладних задач, бувають і специфічні різновиди силового приладу, наприклад, гальмівні і трансмісійні. Тепер зупинимося на кожному докладніше.
Види сіломерних інструментів - як вони працюють?
Механічні інструменти такого виду діляться на пружинні і важелі.
- Ручний пружинний динамометр влаштований так, що сила передається пружинам, вони, в свою чергу, будуть стискуватися і розтягуватися, а напрямок вже будуть створювати прикладені сили. Після стиснень і розтягувань на приладі будуть видні показники. Ось вони і будуть основними величинами, саме їх він і реєструє.
- У важільних моделях деформація утворюється за допомогою встановленого важеля.
Принцип роботи гідравлічного приладу заснований на зганяння вимірюваної силою рідин з циліндрів. У конструкції є спеціальний циліндричний пристрій, заповнений рідиною. Коли на пристосуванні створюється зусилля, то рідина підступає до трубки і потім до апарату, який записує і реєструє показники. Таким нехитрим законом фізики вийшло створити досить точний прилад.
А що ж що вимірюється динамометром електричного типу? Прилади такого виду складаються з датчиків, з їх допомогою перетвориться деформація від впливів сил в електричні сигнали. Також є і додаткові датчики, вони підсилюють і записують електричні сигнали від перших датчиків. Якщо необхідно перетворювати сили або силові моменти в деформацію, то потрібно користуватися індуктивними, п'єзоелектричними, тензорезисторні і вібраційно-частотними датчиками опорів.
Коли буде створюватися силовий момент, то датчик тут же буде деформуватися, а струми моста опорів будуть змінюватися. У електричних сигналів сили завжди пропорційні деформацій елементів, а значить, і силам впливів. За допомогою другого датчика буде посилюватися сигнал, а показники будуть записуватися для наступної обробки.
Принцип роботи гальмівного вимірювача сили заснований на поглинанні потужностей обстежуваних агрегатів. Прилади такого типу відрізняються конструктивними рішеннями, тобто можуть бути встановлені в гальма різних видів. Це можуть бути гідравлічні гальма Проні або електромагнітні, а за допомогою двигунів визначається потужність. Під час роботи відбувається вплив на вал, і обертальними зусиллями або крутять моментами відбувається вимір приладом. Найбільш часто вимірюється швидкість обертань валів за допомогою тахометра.
Результати вимірювань зіставляються, знаходиться вхідна і вихідна потужності приладу. За допомогою гідравлічного гальма є можливість виміряти потужність на агрегатах з високими оборотами.
У приладах трансмісійного типу встановлено пристрій - тензодатчик. Він тісно пов'язаний з приводним валом, з його ж допомогою відбувається і вимір деформацій кручений. Деформації змінюють електричні опори на тензодатчику. Найбільш часто такими приладами користуються на суднових двигунах.
Чому не кожен чув про динамометр?
Чому ми рідко чуємо про використання цього пристосування? Насправді, це дуже специфічний прилад, і сфери його застосування не так доступні. Наприклад, інструменти для виміру сили широко застосовуються там, де необхідно вимірювати необхідну потужність для стискання стулок. Це майже все автоматично закриваються системи. Роботу таких приладів можна побачити в дверях трамваїв або автобусів. Під контролем такого пристосування відкриваються двері в вагонах поїздів, метро, вантажних і пасажирських ліфтів, гаражних воріт, автомобільних вікон, зрушуються люків на даху.
Якщо згадати деякі випадки з життя, то можна уявити і різні травми від таких дверей. Тому при розробці будь-яких конструкцій з такими приладами створені спеціальні норми і правила, не тільки пов'язані з установками, а й з їх користуванням. При розробці розраховуються всі необхідні значення сил стиснень, особливо якщо це закриваються системи. Виробники враховують всі показники при конструюванні подібних механізмів.
Як розвивається цей прилад сьогодні?
Сучасна промисловість не зупиняється на досягнутому. Появи таких приладів в житті людей дозволили створювати багато корисних пристроїв, які полегшують життя. Виробники в своїй роботі використовують нові відкриття, нові технології. Поступово старі моделі йдуть з ужитку і з'являються нові, більш зручні. Так, на сьогоднішній день замість звичних механічних все більше використовуються електронні силоміри. Вони відрізняються складовими елементами.
Пристрій електронних приладів містить тензодатчик, тобто силовий датчик, вимірювальні індикатори і з'єднувальні дроти або радіоканали. Принцип роботи такого виду приладу заснований на вимірюванні деформацій тензометричним датчиком за рахунок впливів яких докладають сил. В процесі роботи утворюється електричний сигнал, повністю прямо пропорційний повідомленої деформації. Отримані показники і є силовими величинами.
В даний час саме такими приладами користуються в багатьох промислових галузях для перевірок випробувальних машин, або стендів. Тому виробники намагаються випускати частіше такі прилади, призначення яких - визначати не тільки змінюються, але і статичні сили розтягувань і стиснень. Остання модель вимірювального приладу СІУ2 і СИУ працює саме за допомогою інструменту стиснень. Їх застосування найбільш затребуване на підприємствах, де необхідно проводити перевірки випробувальних конструкцій.