Динамометр. Характеристики

Прилади та пристрої, призначені для вимірювання сил чи моменту, мають загальна назва- динамометри (див. http://tpmarket.ru).

Група даних технічних пристроївє досить численною, проте їх відрізняє конструкція, різноманітність умов застосування та принцип дії. У конструкцію динамометрів входить відліковий пристрій та силова ланка (пружний елемент).

Силовим ланкою вимірюване зусилля перетворюється на деформацію, що повідомляється за допомогою передачі або безпосередньо відлікового пристрою.

Грунтуючись на принципі дії, розрізняють гідравлічні, електронні та механічні (важільні або пружинні) пристрої. У деяких динамометрах застосовуються кілька різних принципів роботи.

У свою чергу по конструктивному виконаннюїх можна поділити на механічні та електронні прилади.

Науково-технічний прогрес перетворює абсолютно всі галузі людської діяльності, поетапно призводячи до появи нових різновидів звичних пристроїв і приладів.

Традиційні механічні динамометри з часом поступилися своїм місцем електронним, у складі яких включені тензодатчик (датчик сили), вимірювальний індикатор і з'єднувальний провід (радіоканал).

Принцип роботи електронного динамометра грунтується на деформації тензометричного датчика при дії сили, що прикладається, внаслідок чого на виході з'являється електричний сигнал, який є прямо пропорційним повідомленої деформації.

Дані прилади застосовуються для періодичної повіркивипробувальних машин та стендів у різних галузях промисловості.

При цьому надзвичайно затребуваним є виробництво динамометрів, які призначені для прецизійного визначення не тільки тих, що повільно змінюються, а й статичних сил розтягування та стиснення.

Подібний динамометр стиснення та розтягування може бути представлений вимірювальними приладами СІУ2 та СІУ. Вони використовуються на промислових підприємствахдля різних цілей: періодичної перевіркивипробувальних машин і стендів, для калібрування та перевірки, виступаючи в ролі еталонного засобу вимірювань.

У цілому нині вимірювальний динамометр знаходить своє застосування у наступних сферах:

1. Широко використовуються на всіляких промислових підприємствах, де виникає потреба у різних силових вимірах;

2. Застосовуються для здійснення планових перевірок стендів та агрегатів випробувального призначення;

3. Незамінні при повірці силових приладів для визначення сили 1 та 3 розрядів (як еталонний засіб для відповідності ГОСТ 8.065) та під час калібрування.

Динамометрами вимірюють кистьовий м'язовий тонус у дітей та дорослих з метою визначення загальної працездатності та сили людини, а також для відстеження в динаміці процесу відновлення після перенесених травм у процесі підготовки спортсменів для проведення динамометрії під час диспансеризації населення. Сучасні приладипоказують силу деканьютонах (даН). Ця одиниця є аналогом кілограм-сили (кгс).

Принцип роботи динамометра

Робота динамометра ґрунтується на законі фізики, згідно з яким деформація, що виникає у пружині чи іншому пружним тілом, Прямо пропорційна прикладеному до тіла зусиллю (напрузі). Цей закон носить ім'я Гука - англійського вченого, який жив у 17 столітті.

Закон Гука говорить про те, що у відповідь на деформацію якогось тіла з'являється сила, яка прагне повернути початкову формута вихідний розмір даного тіла. Вона називається силою пружності.

Найпростіший динамометр є сукупністю двох пристроїв – силового та відлікового!

Зусилля, що додається до приладу, є деформацією його силової ланки. За допомогою електричного сигналу (або механічного) деформація передається на відлікову ланку, яка може бути цифровою або аналоговою.

Одиницею виміру приладу є ньютон (Н) – міжнародна одиниця виміру сили.

Якщо ваги показують масу тіла людини, то за показаннями динамометра можна будувати висновки про силу, яку людина прикладає, деформуючи приладову пружину.

Сучасний прилад для динамометрії- це контрольно-вимірювальний пристрій, який широко використовують у медицині для виміру у людей сили розтягування або стиснення, що вимірюється в ньютонах, а також моменту сили в кілограм-силах.

Конструкція пристрою дозволяє людині самостійно виміряти свою м'язову силу!

Основні види динамометрів у медицині

Перші динамометричні пристрої, що були пружинні механізми, були створені в середині 18 століття. Пружина у яких під впливом вантажу розтягувалася певну довжину. Поділ на шкалі, що показують подовження пружини, відповідали масі вантажу. Через деякий час був винайдений циферблатний прилад з круглою пружиноюзамкнутий контур. Після пристроїв з механізмами розтягування винайшли конструкції, що працюють при натиску.

Сьогодні існують динамометри наступних типів:

Механічні.
Гідравлічні.
Електронні.

Прилади з механічним принципом дії:

Важельні.
Пружинні.

Зустрічаються моделі динамометричних приладів, в яких задіяні одразу два види силових пристроїв!

У медичної практикинайчастіше використовуються такі види приладів:

Механічний пружинний . Зусилля в ньому передається пружині, що стискається або розтягується. Значення сили пружності у своїй суворо пропорційно величині деформуючого впливу. Пружинний принцип роботи застосовано у найпростішому безміні.
Механічний важільний. Деформуючий зусилля передається в даному приладіза допомогою важеля. Покази динамометра реєструють величину деформації. На такому алгоритмі дії заснована робота автомобільного динамометричного ключа. Точність свідчень обох механічних пристроївзалежить від температури довкілля.
Гідравлічний. Під впливом сили, що вимірювається приладом, рідина видавлюється з гідроциліндра. Потім вона проходить по трубці і надходить на записуючий датчик, що реєструє точну кількість. Даний прилад точніше за своїх механічних побратимів, але набагато складніше у виготовленні. Достовірність показань тут безпосередньо залежить від точності дозування рідини та якості герметичності.
Електронний. У ньому деформуюче зусилля, що надходить на датчик, перетворюється в електричний сигнал. Крім того, у приладі є ще один датчик. Він підсилює сигнал, що надходить перший датчик, і фіксує їх у пам'яті пристрою.

В електронних конструкціях застосовуються типи індуктивних, п'єзоелектричних та інших датчиків. У процесі деформації датчика опір зростає – як наслідок, змінюються струми. В результаті, сила тиску на датчик виявляється прямо пропорційною силі електричного сигналу, що передається приладом.

Електричний динамометр – це високоточний, невеликий за габаритами та легкий за вагою прилад!

Чим відрізняється кистьовий чи ручний динамометр від станового?

У медицині динамометричні пристрої застосовуються для визначення сили, оцінки працездатності та витривалості людського організму. За допомогою цих нескладних приладів можна зробити досить точний висновок про стан м'язів людини.

Для медичних цілей застосовуються в основному ручні динамометри та станові моделі приладів!

Варіант ручного динамометравизначає м'язову силу пальців рук людини, що стискає його своїм пензлем. Звідси і друга назва – кистьовий. Даним приладом користуються фізіотерапевти, щоб оцінювати в динаміці відновлення м'язової сили пацієнта після перенесеної травми. Кістовими динамометрамишироко користуються в експедиторських та транспортних компаніяхпри тестуванні новоприйнятих працівників. Їх застосовують також у правоохоронних органах, МНС та збройних силах, в організаціях професійного спорту та фітнес-клубах.

Сьогодні випускаються ручні приладимеханічної та електронної модифікацій. Точність вимірів з їх допомогою залежить від дотримання людиною певних правилпри вимірах.

Правила ці дуже прості і полягають у наступному:

Другу, вільну рукутреба розслабити та опустити вниз.
Потім її потрібно відвести убік і розташувати перпендикулярно до тулуба.
Руку з пристроєм слід витягнути вперед.
Стискати динамометр пензлем слід за командою настільки сильно, наскільки це можливо.

За цим алгоритмом виробляється вимір сили кожної руки почергово, кілька разів поспіль.

З отриманих результатів кожної руки вибирається той, який краще!

При наростанні м'язової масиу процесі тренувань показники, отримані з допомогою динамометра, покращуються.

Точні абсолютні показникиотримати досить важко, тому що на них впливає безліч суб'єктивних факторів. Тому до уваги береться, як правило, величина відносної сили кистей рук. Для її обчислення виміряну динамометром силу у кілограмах множать на сто, а потім ділять на вагу тіла людини. У людей, які не займаються професійно спортом, відносний показник дорівнює 45-50 одиниць для жінок та 60-70 одиниць – для чоловіків.

За допомогою станових динамометрів можна протестувати на статичну силу та витривалість усі м'язи, що згинають та розгинають корпус людини!

Становий прилад схожий зовні на ножний еспандер. Його складові – це рукоятка, підставка під ноги, трос, оснащений датчиком вимірювальний приладі пристрій, що відраховує.

Для вимірювання м'язової сили людині потрібно:

Встати обома ногами на підніжку приладу.
Нахилити корпус вперед, згинаючись у попереку.
Взятися на ручку динамометра обома руками.
Ноги у колінах при цьому не згинати.
Потім рукоятку приладу потрібно потягнути на себе щосили.

Середньою вважається сила м'язів, що випрямляють тіло при значеннях індексу від двохсот до двохсот тридцяти. Індекс від 230 до 260 одиниць свідчить про значення вище середнього. А понад двісті шістдесят – це показники високої сили, що розгинає тулуб.

Навіщо треба знати силові показники?

На силу м'язів людини впливають її стать та вік, вага тіла та рівень втоми. Багато в чому залежить показник сили від часу доби та типу м'язового тренування.

Помічено, що у середині дня фіксується, як правило, максимальне значенняцього показника. А вранці та ввечері – мінімальне.

Водночас нормальна м'язова силаконкретної людини може бути ослаблена у зв'язку з тим, що:

Він хворіє на якесь захворювання або відчуває тимчасове нездужання.
Людина перебуває у стані депресії чи стресу.
З ряду причин збився звичний для його організму режим харчування та порядок дня.

Найчастіше дані показники знижено в осіб похилого віку та у людей, які не підтримують себе у належній фізичній формі.

Лікарі призначають пацієнтам вимірювання м'язової сили на динамометрі для контролю фізичного розвитку як дітей та підлітків, так і дорослих людей.

Під час проведення вимірів необхідно стежити, щоб у початковому положенні стрілка приладу стояла на нульовій позначці!

Після виміру показання обов'язково записуються. Це допоможе медикам надалі оцінити зміну стану здоров'я за певний проміжок часу.

Тим, у кого показники м'язової сили невисокі, лікарі рекомендують заняття прийнятним видом спорту. Адже фізичні вправи робляться не лише для нарощування біцепсів. Насамперед, вони зміцнюють імунітет організму, підвищують його працездатність.

Динамометрами вимірюють кистьовий м'язовий тонус у дітей та дорослих з метою визначення загальної працездатності та сили людини, а також для відстеження в динаміці процесу відновлення після перенесених травм у процесі підготовки спортсменів для проведення динамометрії під час диспансеризації населення. Сучасні прилади показують силу деканьютонах (даН). Ця одиниця є аналогом кілограм-сили (кгс).

Принцип роботи динамометра

Робота динамометраґрунтується на законі фізики, згідно з яким деформація, що виникає у пружині або іншому пружному тілі, прямо пропорційна докладеному до тіла зусилля (напрузі). Цей закон носить ім'я Гука - англійського вченого, який жив у 17 столітті.

Закон Гука говорить про те, що у відповідь на деформацію якогось тіла з'являється сила, яка прагне повернути початкову форму та вихідний розмір даного тіла. Вона називається силою пружності.

Найпростіший динамометр є сукупністю двох пристроїв – силового та відлікового!

Одиницею виміру приладу є ньютон (Н) – міжнародна одиниця виміру сили.

Сучасний прилад для динамометрії— це контрольно-вимірювальний пристрій, який широко використовують у медицині для виміру у людей сили розтягування або стиснення, що вимірюється в ньютонах, а також моменту сили в кілограм-силах.

Конструкція пристрою дозволяє людині самостійно виміряти свою м'язову силу!

Основні види динамометрів у медицині

Перші динамометричні пристрої, що були пружинні механізми, були створені в середині 18 століття. Пружина у яких під впливом вантажу розтягувалася певну довжину. Поділ на шкалі, що показують подовження пружини, відповідали масі вантажу. Через деякий час був винайдений циферблатний прилад із круглою пружиною замкнутого контуру. Після пристроїв з механізмами розтягування винайшли конструкції, що працюють при натиску.

Сьогодні існують динамометри наступних типів:

Механічні.
Гідравлічні.
Електронні.

Прилади з механічним принципом дії:

Важельні.
Пружинні.

Зустрічаються моделі динамометричних приладів, в яких задіяні одразу два види силових пристроїв!

У медичній практиці найчастіше використовуються такі види приладів:

В електронних конструкціях застосовуються типи індуктивних, п'єзоелектричних та інших датчиків. У процесі деформації датчика опір зростає як наслідок змінюються струми. В результаті, сила тиску на датчик виявляється прямо пропорційною силі електричного сигналу, що передається приладом.

Електричний динамометр – це високоточний, невеликий за габаритами та легкий за вагою прилад!

Чим відрізняється кистьовий чи ручний динамометр від станового?

У медицині динамометричні пристрої застосовуються визначення сили, оцінки працездатності і витривалості людського організму. За допомогою цих нескладних приладів можна зробити досить точний висновок про стан м'язів людини.

Для медичних цілей застосовуються в основному ручні динамометри та станові моделі приладів!

Варіант ручного динамометравизначає м'язову силу пальців рук людини, що стискає його своїм пензлем. Звідси і друга назва – кистьовий. Даним приладом користуються фізіотерапевти, щоб оцінювати в динаміці відновлення м'язової сили пацієнта після перенесеної травми. Кістовими динамометрамишироко користуються в експедиторських і транспортних компаніях під час тестування новоприйнятих працівників. Їх застосовують також у правоохоронних органах, МНС та збройних силах, в організаціях професійного спорту та фітнес-клубах.

Сьогодні випускаються ручні прилади механічної та електронної модифікацій. Точність вимірів з допомогою залежить від дотримання людиною певних правил при вимірах.

Правила ці дуже прості і полягають у наступному:

Другу вільну руку треба розслабити і опустити вниз.
Потім її потрібно відвести убік і розташувати перпендикулярно до тулуба.
Руку з пристроєм слід витягнути вперед.
Стискати динамометр пензлем слід за командою настільки сильно, наскільки це можливо.

За цим алгоритмом виробляється вимір сили кожної руки почергово, кілька разів поспіль.

З отриманих результатів кожної руки вибирається той, який краще!

При наростанні м'язової маси у процесі тренувань показники, отримані з допомогою динамометра, покращуються.

Точні абсолютні показникиотримати досить важко, тому що на них впливає безліч суб'єктивних факторів. Тому до уваги береться, як правило, величина відносної сили кистей рук. Для її обчислення виміряну динамометром силу у кілограмах множать на сто, а потім ділять на вагу тіла людини. У людей, які не займаються професійним спортом, відносний показник дорівнює 45-50 одиниць для жінок і 60-70 одиниць - для чоловіків.

Становий прилад схожий зовні на ножний еспандер. Його складові - це рукоятка, підставка під ноги, трос, оснащений датчиком вимірювальний прилад і пристрій, що відраховує.

Для вимірювання м'язової сили людині потрібно:

Встати обома ногами на підніжку приладу.
Нахилити корпус вперед, згинаючись у попереку.
Взятися на ручку динамометра обома руками.
Ноги у колінах при цьому не згинати.
Потім рукоятку приладу потрібно потягнути на себе щосили.

Принцип розрахунку відносних показниківдля станових приладів такий самий, як і для ручних. Але величини індексів значно вищі. При індексі до 170 одиниць станова сила оцінюється як низька. Показники від 170 до 200 одиниць говорять про силу нижче за середні значення. Середньою вважається сила м'язів, що випрямляють тіло при значеннях індексу від двохсот до двохсот тридцяти. Індекс від 230 до 260 одиниць свідчить про значення вище середнього. А понад двісті шістдесят – це показники високої сили, що розгинає тулуб.

Навіщо треба знати силові показники?

Помічено, що у середині дня фіксується, як правило, максимальне значення цього показника. А вранці та ввечері – мінімальне.

У той же час нормальна м'язова сила конкретної людини може бути ослаблена у зв'язку з тим, що:

Він хворіє на якесь захворювання або відчуває тимчасове нездужання.
Людина перебуває у стані депресії чи стресу.
З ряду причин збився звичний для його організму режим харчування та порядок дня.

Огляд популярних моделей та цін на динамометри медичних

У Росії її виробляється кілька різновидів медичних динамометричних приладів. Серед них є механічні та електронні моделі. Для дорослих та дітей випускаються станові та кистьові пристрої різної цінової категорії.

Динамометр кистьовий ДК-25, ДК-50, ДК-100, ДК-140

Перелічені моделі відносяться до категорії механічних пружинних приладів. Вони призначаються для вимірювання м'язової сили у людей різного вікута стану здоров'я. Пристрої для динамометрії потрібні в поліклініках та диспансерах, у санаторно-оздоровчих та клінічних установах, у секціях різних видівспорту.

Принцип роботи, форма та розмір даних моделей мало відрізняються між собою. Головна різниця – у діапазоні вимірювань.

Цифри, що входять до найменування приладу, свідчать про верхню межу діапазону!

Зокрема, ДК-25 – це динамометр кистьовий, що дозволяє вимірювати чинність максимум до 25 деканьютонів. Прилад ДК-140 має верхню межу вимірювань, що дорівнює 140 деканьютонів.

Вартість ручних пружинних моделей становить від 3100 до 3900 рублів.

Дані моделі є ручними електронними приладами, що випускаються для вимірювання кистьової м'язової сили пацієнтів. Їх використовують у клініках, стаціонарах, реабілітаційних центрах, у шкільних медичних кабінетах. Вони застосовуються також у професійному та аматорському спорті та у фізіологічній практиці.

Прилад ДМЕР-120випускається для дорослих. При стисненні пензлем корпусу динамометра м'язова сила, що прикладається, перетворюється в електричний сигнал певної частоти. Отримані показання проходять обробку у цифровому мікропроцесорі. Пристрій оснащений рідкокристалічним табло з індикатором, на який виводиться остаточний результат. З його допомогою можна проводити вимірювання в межах від 2 до 120 даН.

Існує варіант виконання даної моделі з індикатором, винесеним за межі приладу!

Ціна моделі складає близько чотирьох тисяч карбованців. Виконання з виносним індикатором коштує на 500 рублів дорожче. Конструкція має автономну системуживлення від акумуляторних елементів.

ДМЕР-30– це дитячий динамометр. Їм вимірюють силу м'язів рук у дітей старшого та середнього віку.

Дитині зручно тримати в руці цей прилад, тому що вона має корпус невеликого розміру!

Крім того, прилад дуже легкий – він важить лише 90 гр. Пристрій може працювати у двох режимах. Звичайний режим після вимірів потрібно вимикати вручну. В економічному

режимі передбачено автоматичне самовідключення приладу за одну хвилину після виконання виміру. Максимальна межа вимірювання у даному приладі становить 30 даН. Вартість цієї моделі - 3400-3600 рублів.

Цей динамометричний прилад має діапазон виміру від 20 до 200 даН. Корпус станового вимірювача сили виконаний із матеріалу силуміну та покритий лаком. Пружинна частина виготовлена з нікельованої сталі.

Пристрій визначає статичну витривалість і силу м'язів корпусу людини, що згинають і розгинають!

Прилад оснащений спеціальним дзеркалом, завдяки якому можна бачити показання шкали під час м'язового зусилля.

Становий динамометр використовується в кабінетах лікувальної фізкультури, в ортопедичних та неврологічних клініках, у науково-дослідних лабораторіях та у спорті.

Ціна станового динамометричного пристрою знаходиться в межах 9950-12250 руб.

Динамометр (силомір)- Прилад, призначений для вимірювання сил. Дія такого приладу засноване на тому, що пружні деформації пропорційні силам, що прикладаються.

На рис. 109 показаний динамометр, використовуваний у школах під час виконання лабораторних робітз фізики. Він складається з пружини 1, один кінець якої прикріплений до основи 2. До іншого кінця пружини прикріплена стрілка 3 і дріт 4 з гачком на кінці. На основу 2 нанесена шкала 5, користуючись якою можна визначити силу, що розтягує пружину. Позначка "0" на шкалі відповідає нерозтягнутому стану пружини. Цей динамометр призначений для вимірювання сил у ньютонах. Про це свідчить літера Н (або N) над шкалою.

На шкали динамометрів цифри нанесені лише проти деяких штрихів. Як же дізнатися значення сил, що деформують пружину, якщо стрілка динамометра не збігається з оцифрованим штрихом? Для цього потрібно насамперед дізнатися ціну розподілу шкали приладу (тобто на скільки змінюється значення сили, коли стрілка зміщується на один розподіл – відстань між двома сусідніми штрихами). Після цього підраховують кількість поділів між двома сусідніми оцифрованими штрихами. Наприклад, на рис. 109 між штрихами, біля яких стоять цифри 2 та 3, знаходиться 10 поділів. Отже, ціна поділу цього динамометра дорівнює (3 - 2) / 10 = 0,1 Н на поділ. Стрілка динамометра відстоїть на 4 поділки від штриха з цифрою 2. Тому модуль сил, що деформують пружину, дорівнює 2 Н + 4 · 0,1 Н = 2,4 Н.

Знайдене значення сили пружності перестав бути істинним. Динамометр, як і будь-який прилад, має похибку. У паспорті шкільного динамометра, розрахованого на вимірювання сил у межах від 0 до 5 Н, говориться, що похибка приладу пр = 0,05 Н у будь-якому місці шкали. З урахуванням похибки відліку, що дорівнює Δо = 0,05, отримуємо, що загальна похибка Δ = Δпр + Δо = 0,10 Н. Отже, справжнє значення вимірюваної сили лежить у проміжку від (2,40 - 0,10) Н = 2,3 Н до (2,40 + 0,10) Н = 2,5 Н. Коротко результат вимірювання сили можна записати у вигляді: 2,3 Н ≤ F ≤ 2,5 Н.

На малюнку 110 показано медичний динамометрдля вимірювання м'язової сили руки при стисканні пензля у кулак. Є динамометри (рис. 111), на шкали яких нанесені поділки, що дозволяють вимірювати масу тіла, що підвішується, безпосередньо в кілограмах (або інших одиницях вимірювання маси).

Коли динамометр з підвішеним тілом спочиває щодо Землі, динамометр показує вагу тіла. При цьому вага тіла за модулем пропорційна його масі (P = m · g). Це дозволяє задати ціну поділу шкали динамометра в одиницях маси, а сам прилад використовуватиме вимірювання маси.

Промисловість випускає динамометри, призначені для вимірювання сил від сотих часток Ньютона до декількох десятків кілоньютонов. На рис. 112 показано так званий тяговий динамометр.

Підсумки

Динамометр- Прилад для вимірювання сил.

Принцип дії динамометрів ґрунтується на однозначній залежності модуля пружних деформацій від модуля деформуючих сил.

Точність вимірювання сил визначається похибкою динамометра, що вказується у паспорті приладу.

Запитання

Що таке динамометр? На чому ґрунтується принцип дії динамометра?
Як зробити найпростіший динамометр і відградувати його?
Як визначити похибку вимірювання сил динамометром?

Вправи

1. Визначте масу гирі, показаної на рис. 109. Вказівка: модуль прискорення вільного падіння вважайте рівним 10 м/с 2 . Похибка динамометра = 0,10 Н.

2. Визначте модуль сили, з якою трактор показаний на рис. 112, тягне причіп. Вказівка: похибка тягового динамометра вважайте рівною ціні поділу між сусідніми штрихами на його шкалі.

* 3. На рис. 113 представлений сучасний цифровий динамометр із підвішеною гирей масою 2 кг. Штатив, на якому закріплений динамометр, стоїть на підлозі ліфта. Знайдіть прискорення ліфта в момент фотографування, якщо в нерухомому ліфті на шкалі динамометра були цифри 2,00, а рухомому - 2,50.

4. Візьміть кілька побутових динамометрів різних конструкцій. Визначте для кожного приладу межі вимірювання та ціну розподілу шкали. Проведіть зважування того самого тіла різними динамометрами. Порівняйте результати з урахуванням похибки вимірів.

5. Приготуйте ваги підлоги. Встановіть їх у кабіні ліфта на першому поверсі, встаньте на них і зафіксуйте показання. Натисніть кнопку верхнього поверху, спостерігайте за зміною показань ваг у моменти, що відповідають: а) початку розгону ліфта; б) рівномірному руху; в) початку гальмування перед зупинкою. Поясніть причини змін у показаннях ваги. Повторіть експеримент під час спуску ліфта з верхнього поверху на перший. Зіставте результати експериментів, поясніть відмінності.

Динамометр електронний - це пристрій, призначений для того, щоб вимірювати силу в апараті, машині, верстаті, такі прилади ще називають силоміри. З їх допомогою вимірюється сила різання та вплив на неї різних факторів, сила тяги, сила крутного моменту в механізмах.

Електронний динамометр – класифікація та призначення

Ще в безтурботні шкільні рокина уроках фізики нам доводилося влаштовувати досліди з найпростішим динамометром, коли потрібно було виміряти силу, з якою вдавалося б зрушити з місця гирку чи кульку. Однак у будівельній індустрії і особливо у важкій промисловості аналогічний за дією інструмент має складнішу будову та принцип фіксування та обробки результатів. Спробуймо зрозуміти, як же влаштовані різні складні моделі «силоміра».

Динамометр складнішого пристрою підходить для вимірювання від одного до трьох показників одночасно. Саме залежно від числа вимірюваних компонентів, розрізняють однокомпонентні, двокомпонентні та трикомпонентні пристрої. Щодо дії, за принципом якого вони працюють, розрізняють електричні, гідравлічні та механічні апарати. При свердлінні найчастіше застосовують електричний і гідравлічний динамометри, тому що вони дозволяють виміряти величину осьової сили і моменту, що крутить.

Усі динамометри мають подібний пристрій. Різець, що фіксується спеціальним механізмом, працює синхронно з пристроєм, що розподіляє силу різання на компоненти (один, два або три). Також у конструкції приладу передбачені датчики, щоб силу, яку вимірює динамометр, перетворювати на показники. Вони якраз і зчитуються реєструючим пристроєм. Як показники виступають сили електричного струму, електрична ємність, тиск рідини, крутний момент, та інше.

Електричні динамометри поділяються на індукційні, п'єзоелектричні, конденсаторні (ємнісні) та з дротяними датчиками опору.За допомогою таких пристроїв можна заміряти навантаження під час здійснення виробничих та будівельних процесів. Виміри, у результативному вигляді, виглядають як запис на осцилограмі. Наприклад, при бурінні свердловин значення електричного динамометра дуже велике – за його допомогою відстежують силу навантаження під час спуску-підйому колони.

В основі процесів, на яких працює динамометр стиснення-розтягування, полягає принцип використання пружних деформацій інструменту, вірніше, припинення деформацій після слабшання впливу на матеріал ззовні. Виникає електрична енергія, Яку трансформують датчики з малих переміщень частинок (пружних деформацій). Датчики бувають ємнісної, п'єзоелектричної, індуктивної, електромагнітної властивості, а також датчик опору (тензорезисторний).

Що вміє електронний динамометр стиснення-розтягування?

Найпоширеніший вид електричних динамометрів- тензорезісторний. Перевага саме цього виду приладів полягає в тому, що він має високу власну частоту (кілька кілогерців). Також він дає можливість різного роду вимірювань: і динамічних, і статичних. Динамічний виглядвимірювання передбачає вивчення норм і законів, згідно з якими відбуваються фізичні процесиу об'єкті дослідження. Статичний вимір передбачає незмінність фізичної величинипід час процесу виміру.

Вище описані види датчиків, які застосовуються для роботи. Відповідно до того, які датчики використовуються в конкретному приладі, говорять про призначення всього пристрою. Широко застосовуваний тензорезисторний динамометр має у своїй конструкції пружний елемент і решітки тензорезистора. Навантаження, що впливає на пристрій, деформує їх. Від цього струми мосту опору входять у розбалансований стан і подають сигнал, який записується вторинним приладом, у якому цього є спеціальна шкала. Шкала градує у одиницях сили. Цей вид приладу застосовують у промисловості, коли потрібно виміряти силу стиснення. Також пристрій служить для перевірки силовимірювальних машин та визначення напруги у зразках.

Індукція та п'єзоелектричний ефект у динамометрах

Індукційний динамометр застосовується під час випробувань двигунів потужністю до 966 кінських сил. Цей вид приладу також електричний та малоінерційний. Охолоджується водою. Принцип дії полягає у створенні моменту, що гальмує, за рахунок дії вихрових струмів. У магнітне поле занурений металевий диск, що обертається з певною швидкістю. На ньому з'являються вихрові струми, що фіксуються тензодатчиком. Також у конструкцію входить магнітний датчик(датчик зі змінним магнітним опором), який фіксує, скільки обертів робить диск за хвилину.

П'єзоелектричні динамометри вимірюють статичні сили. Реакційними елементами є спеціальні пластинки, виготовлені із п'єзокварцю. П'єзокварц застосовується тому, що цей мінерал має відповідні властивості, створюючи прямий та зворотний п'єзоефект. У динамометрі на поверхні цих пластин утворюється електричний заряд, коли вони піддаються навантаженню. Реакція пластинок залежить від того, яке положення приймають площини розрізу по відношенню до осей кристалів залежно від того, чи впливає на них сила стиснення або зсуву.

Платівки розташовані по колу та затиснуті між двома кільцями, виконаними зі сталі. До пластинок приєднано підсилювач, який має великий опір на вході. Він перетворює заряд на електрична напруга. Для зняття заряду між пластинами є електроди. При ударі виникає електричний заряд, тому п'єзокварцеві динамометри застосовують для вимірювання ударних навантажень, особливо за підвищеної температури.

Це дозволяють властивості кварцу, який практично не має. температурної залежностіі має високий питомий електричний опір.

Динамометр електричний з дротяними датчиками – секрет роботи

Динамометр із дротяними датчиками опору також застосовується у промисловості. Особливо широке застосуванняотримав динамометр Б.І. Мухіна. Основою приладу є так званий «човник». Це квадратна пластина, яка кріпиться усередині корпусу приладу на ланках. Ланки (опори) пружні, складаються із загартованої сталі і мають форму порожнистих трубок. Вони мають наступну особливість: мають малу жорсткість щодо вектора, перпендикулярного осі, і високу жорсткість щодо вектора, паралельного осі.