Основные теоретические сведения. Создание новых и модернизация имеющихся машин тесно связаны с повышением их производительности, экономичностиСоздание новых и модернизация имеющихся машин тесно связаны с повышением их производительности, экономичности, удобства использования при одновременном обеспечении необходимой прочности и надежности. Сложность конструктивных форм деталей машин, многообразие действующих на них нагрузок, меняющиеся условия эксплуатации не позволяют оценить их прочность и надежность только расчётным путем. Для комплексного решения этой проблемы наряду с расчетными необходимо применять экспериментальные методы. Экспериментальные методы, связанные с исследованиями прочности, как правило, базируются на определении деформаций деталей машин под действием приложенных к ним нагрузок. Деформация – это единственный объективный параметр в связке нагрузка-напряжение-деформация, который может быть определен без каких-либо упрощающих предпосылок. Если определена деформация, то несложно, используя закон Гука, определить напряжения и оценить прочность. Если известны теоретические или экспериментальные зависимости между нагрузкой, напряжениями и деформациями, то по известной деформации можно определить нагрузку, приложенную к детали. В связи с тем что относительные деформации деталей при напряжениях, не превышающих предела пропорциональности основных конструкционных материалов (металлов) менее 0, 1%, непосредственное их измерение с необходимой точностью невозможно. Для измерения деформации ее преобразуют в некоторый сигнал, который можно увеличить с необходимой точностью. Применяются следующие методы преобразования и измерения деформации: механический, оптический, оптикомеханический, электрический, электромеханический, пневмомеханический. Эти методы называются методами тензометрии (" тензо" в переводе с латинского означает " деформация"), а приборы их реализующие называют тензометрами. Среди них особое место занимают электрические методы тензометрии, базирующиеся на преобразовании деформации исследуемого объекта в изменение того или иного параметра электрической цепи (сопротивления, тока, напряжения, емкости, индуктивности), изменение которого сравнительно легко оценивается. Среди электротензометров наибольшее распространение получили тензорезисторные. Действие их основано на использовании тензоэффекта. Тензоэффектом называется свойство проводниковых и полупроводниковых материалов изменять электропроводность (электрическое сопротивление) при их деформировании. Тензорезисторные тензометры состоят их двух частей – чувствительной и регистрирующей. Чувствительной частью – датчиком деформации является тензорезистор. Тензорезистор представляет собой миниатюрное устройство длиной 0, 3…50 мм, шириной 1…5 мм, толщиной 0, 1…0, 4 мм. В зависимости от его назначения он закрепляется на поверхности детали путем приклеивания или приварки. При деформации детали вместе с ней деформируется тензорезистор, что приводит к изменению его сопротивления, которое пропорционально деформации детали. Применение тензорезисторов обеспечивает следующие основные преимущества: монолитное соединение датчика деформации (тензорезистора) с исследуемой деталью, его малая толщина обеспечивает высокую точность измерения (погрешность 1–3 %); возможности измерения динамических деформаций, малая масса тензорезистора обеспечивает практическую безинерционность при передаче деформаций, меняющихся с частотой до 50000 Гц; малые размеры тензорезистора позволяют измерять деформацию в зоне больших ее градиентов; удобство крепления как на плоских, так и на криволинейных поверхностях; возможность измерения в сложных условиях, в том числе при пониженных и повышенных температурах (температурный интервал от –240 до 1100˚ С); возможность измерения одновременно во многих точках деталей; возможность измерения деформации деталей расположенных на больших расстояниях от тензометрической установки; возможность измерения деформации в движущихся деталях.
|
