ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Измерение усилий в процессах обработки металлов давлением с помощью месдозы с кольцевым упругим элементом.

Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия кольце-вой месдозы с проволочными тензодатчиками (тензоризисторами) и методикой её тарировки.

Материалы, инструмент, оборудование:

1. Испытательный пресс ПР – 500 номинальной силой 5МН.
2. Месдоза с кольцевым упругим элементом для регистрации сил до 1000 кН.
3. Комплект тензоаппаратуры: усилитель 8АНЧ–7М, осциллограф Н-700, ам-первольтметр.
4. Штангенциркуль, ключи, отвертка.

Общие сведения.       Месдозы служат для измерения статических и динамических нагрузок и используются для определения полных сил деформирования различных процессов обработки металлов давлением, например, прессования, выдавливания, осадки. Принцип действия месдозы с упругим элементом состоит в преобразовании измеряемой силы в упругую деформацию тензодатчиков, которые, в свою очередь, преобразуют деформацию в электрической сигнал. Выходные сигналы месдозы после преобразования их измерительными схемами в ток, записываются на фотоленту осциллографа.

На рис. 3.1 приведён чертёж одного из вариантов конструкции месдозы. Она состоит из корпуса 2, его основания 4, скрепленных винтами 1, и кольцевого упругого элемента 6 (рис. 3.1). Основным элементом месдозы является первичный преобразователь – упругий элемент с наклеенными на него тензодатчиками (тензорезисторами). Для предохранения от возможных повреждений тензодатчиков и их защиты от воздействия окружающей среды кольцевой упругий элемент защищен втулкой 7 и уплотнениями 3 и 5. Упругий элемент изготовлен из стали 3Х2В8 и термообработан на твердость 52…56 НRс. Корпус и крышка месдозы изготовлены из стали 5ХНМ и термообработаны на твердость 48…50 НRс. Рабочие проволочные тензодатчики наклеены на внутренней поверхности А упругого элемента, компенсационные – на наружной поверхности B (рис. 3.2).

Рисунок 3.1 - Конструктивное исполнение месдозы для регистрации статических сил до 1000 кН

Рабочие и компенсационные тензодатчики смонтированы по полумостовой схеме. Расположение тензодатчиков по схеме, приведенной на рис. 3.3 обеспечивает большую линейность изменения деформаций, линейность и стабильность зависимости деформаций от приложенного усилия.

Рисунок 3.2 - Монтажная схема тензодатчиков

Рисунок 3.3 - Электрическая схема монтажа тензодатчиков

Тензометры рассчитаны на применение восьмиканального усилителя 8АНЧ – 7М и использование осциллографов Н700 или Н115, Н117. Тарировку (градуировку) месдозы осуществляют при ступенчатом её нагружении и разгрузке, фиксируя величину отклонения луча осциллографа на каждой ступени нагружения и разгрузки.
Для получения достоверных данных и оценки точности стабильности работы месдозы тарировку проводят на каждом поддиапазоне усилия не менее трёх раз перед и после каждой серии экспериментов.
Погрешность тарировочного графика может быть определена как

где X_max и X_min – максимальное и минимальное отклонение луча осциллографа на данной ступени нагружения.

Если градуировочная характеристика имеет достаточно линейный харак-тер, то её можно аппроксимировать прямой

где М_P – масштаб записи

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с содержанием работы, устройством месдозы, тензометриче-ской аппаратурой.
2. Собрать измерительную схему согласно рис. 3.4. Включить в сеть тензоуси-литель и прогреть его. Установить месдозу в рабочее пространство пресса.
3. Записать номер канала усилителя, используемого при тарировке, и номер гнезда гальванометра осциллографа.
4. Подготовить протокол работы.
5. Включить осциллограф, выполнить балансировку измерительного моста в усилителе, провести тарировку и занести результаты замеров в таблицу.
6. По результатам тарировки построить тарировочные графики зависимости силы (P) от отклонения луча осциллографа (H).
7. Сделать выводы о погрешности тарировочных графиков и рекомендациях по выбору поддиапазона усиления при измерении относительно малых и больших усилий.

Рисунок 3.4 - Структурная схема подключения месдозы и аппаратуры

Таблица 3.1

Содержание отчёта. Отчёт по работе должен включать в себя:

1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Перечень материалов, инструмента и оборудования.
4. Эскиз месдозы, её назначение и принцип действия.
5. Схемы наклейки, монтажа тензодатчиков и подключения месдозы к аппаратуре.
6. Таблицу тарировки месдозы и тарировочный график.
7. Выводы по работе.

Контрольные вопросы.

1. Для каких целей используют месдозы с упругими элементами?
2. Что является преобразователем в месдозе?
3. Каково назначение преобразователя месдозы?
4. По какой схеме монтируют тензодатчики в месдозе, смонтированные по усилительной схеме?
5. Что понимают под тарировкой месдозы?
6. С какой целью проводят тарировку месдозы?
7. Какова точность полученного тарировочного графика?