ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Предложена новая конструкция грузоподъемного устройства. Оно состоит из восьми тонкостенных втулок 1-8 (см. рисунок), запрессованных в вертикальную стенку продольного несущего элемента 9 (в данном случае рельса) по концам измерительного пролета длиной равной l. На внешних цилиндрических поверхностях втулок, оказавшихся с обеих сторон вертикальной стенки рельса навиты с предварительным натягом тензорезисторы 1 (рис. 2). Каждый измерительный узел, образованный втулками 1-4 и 5-8, закрыт с обеих сторон геометрическими кожухами 2 (рис. 1). Втулки с намотанными тензорезисторами образуют четыре пары (1-2, 3-4, 5-6, 7-8). При этом обе втулки, составляющие каждую пару, разнесены между собой в продольном направлении на некоторое расстояние a. Все пары расположены симметрично относительно середины пролета. Участок, длиной l, между внутренними втулками является измерительным. Две пары втулок с тензорезисторами расположены над нейтральной линией 0-0 несущего элемента на расстояние b от нее, а две другие - под нейтральной линией (рис. 1). Тензорезисторы каждой диагонали прямоугольника, образованного втулками измерительного узла, использованы в качестве взаимно противоположных плеч полного электрического моста. Напряжение в измерительной диагонали является мерой измеряемого усилия. Суммарное напряжение на измерительных диагоналях электрических мостов обоих измерительных узлов не зависит от точки приложения измеряемого усилия между опорами, поскольку полное приращение электрического сопротивления каждой пары тензорезисторов, входящих в диагональ исходного прямоугольника, пропорционально градиенту изгибающего момента, а. следовательно - поперечной силе, являясь ее мерой.

Для проектирования конструкций на базе существующих типов рельсов, выпускаемых нашей промышленностью, были выполнены расчеты деформации встроенных тензорезисторов. Предполагалось, что расстояние между опорами В-В (рис. 1) выбрано таким образом, чтобы можно было осуществить поосное взвешивание движущихся вагонов. Расчет деформации тензорезисторов осуществлялся согласно расчетной схеме, приведенной на рис. 2 при воздействии сосредоточенной силы Р, расположенной на расстоянии «с» от одного из концов измерительного участка рельса. Считалось, что концы измерительного участка рельса жестко защемлены, и было использовано уравнение линии прогиба балки. Определена максимальная деформация тензорезисторов, когда ось вагона расположена посередине измерительного участка. Получена зависимость, позволяющая определить по заданным геометрическим размерам и координатам отверстия под втулку деформацию намотанных на нее тензорезисторов. В качестве примера приведем результат расчета деформации подрезисторных втулок, вмонтированных в рельсы, выпускаемые нашей промышленностью для наземных и подвесных путей (двухголовый, тавровый и типа Р-5 по ГОСТ 19240-73). Результаты расчета сведены в таблице. При расчетах принято: нагрузка Р=50 кН; измерительный участок l=1000 мм; диаметр тонкостенных втулок, которые запрессованы в вертикальную стенку рельса, равен 10 мм. Они расположены на расстоянии b от опоры; модуль упругости материала рельса равен Е=20.58х10 ⁴ МПа. Анализ данных таблицы показывает, что суммарные деформации по своей величине значительны и могут быть измерены с достаточной точностью существующими измерительными устройствами. Для рельса Р-5 следует уменьшить деформацию за счет укорочения длины измерительного участка.

Результаты определения деформации в силоизмерительных элементах

Положительный эффект предложенного устройства, по сравнению с известными, заключается в использовании намотанных с предварительным натягом тензорезисторов. При этом тонкая клеевая прослойка в тензорезисторах испытывает деформации сжатия. Механические характеристики клея в этом случае соизмеримы с таковыми для металлов. Предложенная конструкция позволяет осуществить

Рис. 1. Измерительный рельс с запрессованными втулками

Рис. 2. Расчетная схема и чувствительный элемент измерительного рельса