ИЗМЕРЕНИЕ СИЛ ДЕФОРМИРУЮЩЕГО ПРОТЯГИВАНИЯ И ВОЛОЧЕНИЯ ТРУБ ВОЛНОВОДОВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.96

ИЗМЕРЕНИИЕ СИЛ ДЕФОРМИРУЮЩЕГО ПРОТЯГИВАНИЯ И ВОЛОЧЕНИЯ

ТРУБ ВОЛНОВОДОВ

В. И. Трифанов, О. А. Суханова, Е. А. Карелина, И. В. Трифанов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31

E-mail: sibgau-uks@mail.ru

Рассмотрены методы измерения силы волочения труб малого сечения при помощи тензорезисторов.

Ключевые слова: деформация, силы волочения, относительная деформация.

MEASURING THE FORCES OF DEFORMING STRETCHING AND DRAWING OF WAVEGUIDE PIPES

V. I. Trifanov, O. A. Sukhanova, E. A. Karelina, I.V. Trifanov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail: sibgau-uks@mail.ru

Methods for measuring the drawing force of small-section pipes using strain gages are considered.

Keywords: deformation, force drawing, the relative deformation.

Для измерения силы деформирующего протягивания и волочения труб волноводов малого сечения, а также измерения деформации могут использоваться тензорезисторы. Известно, что на основе тензорезисторов строят датчики веса, давления, силы, перемещения, натяжения, остаточных напряжений в механических конструкциях и деталях машин после их обработки [1, 2].

Принцип действия тензорезистора основан на изменении электрического сопротивления твердого тела при его деформации приложенной силой [2]:

*=4 (1)

где l, S - длина и площадь поперечного сечения рабочего тела, р - удельное сопротивление.

Силу P, вызывающую растяжение круглого тела тензодатчика можно представить выражением [1]:

P = S-а = S ■ E-s (2) P

а = — = E-s (3)

S V 7

где о - механическое напряжение рабочего тела тензодатчика, E - модуль упругости металла рабочего тела тензодатчика, s = А/ /1 - относительная деформация рабочего тела тензодатчика.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 2

Можно представить 8 в виде: £=-, где к - коэффициент относительной

к

тензочувствительности, то подставив его в формулу (2) получим:

\п / п

Р = Б ■ Е= Б. Е-в (4)

к V 7

При измерении, например, силы волочения [1] с помощью тензодатчиков требуется регистрация очень малых изменений сопротивления. Для того, чтобы измерять малые изменения сопротивления и скомпенсировать температурную погрешность тензодатчики часто используют в мостовой схеме (мост Уитстона рис. 1), подключенный к источнику напряжения или тока (источник питания моста). Особые требования предъявляются к точности и стабильности напряжения питания моста.

Рис. 1. Мост Уитстона с источником напряжения.

Рекомендуется [1], чтобы напряжение питания моста Увоз было по возможности большим, для увеличения отношения сигнала к шуму, в то же время достаточно малым, чтобы минимизировать погрешность, вызванную саморазогревом датчика с сопротивлением Яо. Высокие требования предъявляются к точности и стабильности напряжения питания моста Увоз. На погрешность измерения может влиять сопротивление соединительных проводов. Если сопротивление проводов невозможно сделать достаточно малым, их измеряют и учитывают в дальнейших расчетах с целью исключения вносимой ими погрешности. С целью проверки правильности калибровки измерительной схемы рекомендуется использовать резистор для шунтирования тензодатчика с известным (калиброванным) значением сопротивления. Целесообразно применять фильтр, ослабляющий помехи с частотой 50 Гц в связи с малой величиной сигнала от тензодатчика. Например, в модуле ввода сигналов тензодатчика КЬ-2БО фирмы НИЛ АП использован Бтс-фильтр 3-го порядка, подавляющий помеху с частотой 50 Гц на 120 дБ.

Выходное напряжение измерительного моста при измерении сил волочения труб малого сечения определялось по формуле:

=

{ П3 П2 ^

■Увоз (5)

П3 + Яа п + ^2

При К1/К2=Ко/Я3, когда мост сбалансирован, выходные напряжения моста УВЫх=0.

Зная напряжение на выходе моста УВЫх из формулы (5) можно найти относительную деформацию 8 тензодатчика. Силу P определить по формуле (4).

При измерении деформации с помощью тензорезистора, он подключается к измерительному прибору, называемому тензометром [3]. Тензометр содержит мост Уитстона и подает напряжение на возбуждение. Измеренное значение деформации отображается на цифровом дисплее или выводится в виде аналоговых сигналов.

С применением тензометра JET и терморезистора FLA-03, а также расчетно-экспериментальных методов [4] были построены графики силы протягивающего деформирования труб малого диаметра, с толщиной стенки 0,8 мм (рис. 2).

P. H 1400

1200

1000

800

600

400

200

0

0,025 0,05 0,075 ОД а, ММ

Рис. 2. Зависимость усилия протягивающего дорнования труб малого диаметра из сплава 32НКД (1) и меди М1 (2) от иатяга a, d=3 мм - внутренний диаметр трубы.

Библиографические ссылки

1. Денисенко В. Датчики на основе тензорезисторов и принципы их применения / СТА № 4, 2013, С. 88-92.

2. ГОСТ 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия. - Москва: Изд-во стандартов, 1990. - 20 с.

3. Тензорезисторы [Электронный ресурс] // Японские Измерительные Технологии. URL : https://www.tmljp.ru (дата обращения: 11.03.20)

4. ГОСТ Р 52728-2007 Метод натурной тензотермометрии. Общие требования. - Москва: Изд-во стандартов, 2006. - 31 с.

© Трифанов В. И., Суханова О. А., Карелина Е. А., Трифанов И. В., 2020