RU145007U1

RU145007U1 - DEVICE FOR MEASURING SUPPORT REACTIONS

Info

Publication number: RU145007U1
Application number: RU2014117801/28U
Authority: RU
Inventors: Олег Григорьевич Кумпяк; Георгий Иванович Однокопылов; Никита Владимирович Мещеулов; Ольга Олеговна Кондратенко
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-09-10

Abstract

1. Устройство для измерения опорных реакций, содержащее первую опорную плиту, жестко закрепленную на силовом полу, и расположенную над ней вторую опорную плиту, на верхней поверхности которой симметрично относительно ее оси жестко закреплены стойки, выполненные с вырезами, в которых установлены опорные ролики для размещения испытуемого образца; содержащее силоизмерительные датчики тензометрического типа, соединенные с регистрирующей аппаратурой, отличающееся тем, что вторая опорная плита жестко закреплена на первой опорной плите, а силоизмерительные датчики размещены на стойках и каждый силоизмерительный датчик выполнен в виде полумоста из двух тензорезисторов, один из которых, рабочий, установлен на стойке по направлению опорной реакции, а другой, компенсационный, - в непосредственной близости от рабочего и перпендикулярно ему, при этом каждый силоизмерительный датчик теплоизолирован.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый силоизмерительный датчик теплоизолирован с помощью теплоизоляционных пластин.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что при проведении испытаний испытуемого образца на ударные нагрузки использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, максимальные значения показаний которых превышают значение силы, используемой при ударе, не менее чем в десять раз.1. A device for measuring support reactions, comprising a first base plate rigidly fixed to the force floor and a second base plate located above it, on the upper surface of which are symmetrically relative to its axis struts made with cutouts in which the support rollers are installed for mounting test sample; containing load cells of strain gauge type connected to the recording equipment, characterized in that the second base plate is rigidly mounted on the first base plate, and load cells are mounted on racks and each load cell is made in the form of a half bridge of two strain gauges, one of which is working, is installed on the stand in the direction of the supporting reaction, and the other, compensating, in the immediate vicinity of the worker and perpendicular to him, while each load sensor is warm insulated. 2. The device according to claim 1, characterized in that each load cell is thermally insulated using heat-insulating plates. 3. The device according to claim 1, characterized in that when testing the test specimen for shock loads, tensometric type force sensors were used, the maximum readings of which exceed the value of the force used during the impact by at least ten times.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения опорных реакций образцов, и может быть использована для. исследования и измерения опорных реакций железобетонных элементов при статическом и кратковременном динамическом нагружении, в частности при ударе.The utility model relates to measuring technique, namely to devices for measuring the support reactions of samples, and can be used for. research and measurement of support reactions of reinforced concrete elements under static and short-term dynamic loading, in particular upon impact.

Аналогом заявляемого устройства является устройство для измерения нагрузок по заявке РФ на изобретение №2003125576, бюллетень №5, дата публикации 20.02.2005. Устройство содержит закрепленные на основании (силовом полу) упругие элементы (силоизмерительные элементы) с тензорезисторами, соединенными с регистрирующей аппаратурой, и силопередающую плиту, соединенную с упругими элементами. Четыре упругих элемента выполнены в виде трубчатого бруса с продольной осью, перпендикулярной силопередающей плите и соединенных одним концом с основанием, а вторым - с силопередающей плитой, при этом упругие элементы расположены по окружности, центр которой совпадает с центром силопередающей плиты и декартовой системы координат. Каждый упругий элемент равноудален от осей координат, лежащих в плоскости силопередающей плиты.An analogue of the claimed device is a device for measuring loads according to the application of the Russian Federation for invention No. 2003125576, bulletin No. 5, publication date 02/20/2005. The device comprises elastic elements (force measuring elements) fixed to the base (force floor) with strain gauges connected to recording equipment, and a power transmitting plate connected to elastic elements. Four elastic elements are made in the form of a tubular bar with a longitudinal axis perpendicular to the power-transmitting plate and connected at one end to the base and the second to the power-transmitting plate, while the elastic elements are located in a circle whose center coincides with the center of the power-transmitting plate and the Cartesian coordinate system. Each elastic element is equidistant from the coordinate axes lying in the plane of the power-transmitting plate.

Это устройство позволяет измерять нагрузку, действующую по трем взаимно перпендикулярным осям и моменты относительно этих осей, т.е. позволяет исследовать опорные реакции при статическом нагружении.This device allows you to measure the load acting on three mutually perpendicular axes and moments relative to these axes, i.e. allows you to study support reactions under static loading.

Однако данное устройство не позволяет получать опорные реакции при кратковременном динамическом нагружении железобетонных элементов, в частности при ударе, поскольку силоизмерительные элементы выполнены из трубчатого бруса с наклеенными на него тензорезисторами, а такая конструкция при ударе недостаточно надежна.However, this device does not allow to obtain support reactions during short-term dynamic loading of reinforced concrete elements, in particular upon impact, since the force-measuring elements are made of a tubular beam with strain gauges glued to it, and such a structure is not reliable enough when impacted.

За прототип принято устройство для измерения опорных реакций (патент на полезную модель КГ №55469). Устройство содержит опорную плиту, жестко закрепленную на силовом полу, и силопередаюшую плиту со стойками, которые приварены к силопередающей плите. Стойки выполнены с вырезами, в которых установлены ролики. Для измерения опорных реакций устройство содержит: четыре силоизмерительных датчика тензометрического типа, на головки каждого из которых одеты с обеих сторон крепежные пластины, с помощью которых датчики закреплены с одной стороны с силопередающей плитой, а с другой стороны - с опорной плитой. Силоизмерительные датчики тензометрического типа размещены по углам силопередающей плиты. Силопередающая плита является одновременно опорной плитой для стоек и соединена с опорной плитой, закрепленной на силовом полу, с помощью тяжей. Устройство также содержит регистрирующую аппаратуру, соединенную с датчиками.A device for measuring support reactions was adopted as a prototype (patent for utility model KG No. 55469). The device comprises a base plate rigidly fixed to the power floor, and a power transmitting plate with racks that are welded to the power transmitting plate. Racks are made with cutouts in which the rollers are installed. To measure support reactions, the device contains: four strain-gauge load cells, on each of the heads of which are fastened plates on both sides, with which the sensors are fixed on one side with a power transmitting plate, and on the other hand, with a base plate. Strain gauge load cells are located at the corners of the power transmitting plate. The power transfer plate is at the same time a support plate for the uprights and is connected to the support plate fixed on the power floor with the help of cords. The device also includes recording equipment connected to the sensors.

Это устройство позволяет измерить опорные реакции при ударах, то есть при кратковременных динамических нагрузках железобетонных элементов.This device allows you to measure support reactions during impacts, that is, with short-term dynamic loads of reinforced concrete elements.

Однако данное техническое решение не позволяет предоставить полные и достоверные данные, поскольку указанные силоизмерительные датчики, расположенные под силопередающей плитой, ввиду своей конструктивной особенности имеют податливость, что снижает измеряемые значения опорной реакции и увеличивает погрешность результатов эксперимента при кратковременном динамическом нагружении.However, this technical solution does not allow to provide complete and reliable data, since the indicated load cells located under the power transmitting plate, due to their design features, are flexible, which reduces the measured values of the support reaction and increases the error of the experimental results during short-term dynamic loading.

Задача полезной модели - повышение жесткости силовой схемы устройства для измерения опорных реакций и упрощение его конструкции.The objective of the utility model is to increase the rigidity of the power circuit of the device for measuring support reactions and simplify its design.

Технический результат при реализации полезной модели заключается в получении более точной информации о величине опорной реакции при кратковременном динамическом и статическом нагружении.The technical result in the implementation of the utility model is to obtain more accurate information about the magnitude of the support reaction during short-term dynamic and static loading.

Технический результат и решение задачи достигаются следующим образом.The technical result and the solution of the problem are achieved as follows.

Заявляемое устройство для измерения опорных реакций, как и прототип, содержит первую опорную плиту, жестко закрепленную на силовом полу, и расположенную над ней вторую опорную плиту. На верхней поверхности второй опорной плиты жестко и симметрично относительно ее оси закреплены стойки. Стойки, как и в прототипе, выполнены с вырезами, в которых установлены опорные ролики для размещения испытуемого образца. Устройство содержит также силоизмерительные датчики тензометрического типа, соединенные с регистрирующей аппаратурой.The inventive device for measuring support reactions, like the prototype, contains a first base plate rigidly fixed to the force floor, and a second base plate located above it. Racks are rigidly and symmetrically relative to its axis on the upper surface of the second base plate. The racks, as in the prototype, are made with cutouts in which support rollers are installed to accommodate the test sample. The device also contains load cells of the strain-gauge type connected to the recording equipment.

В отличие от прототипа вторая опорная плита со стойками жестко, например, посредством болтовых соединений, закреплена на первой опорной плите, закрепленной на силовом полу. В отличие от прототипа силоизмерительные датчики размещены на стойках и каждый силоизмерительный датчик выполнен в виде полумоста из двух тензорезисторов, один из которых, рабочий, установлен на стойке по направлению опорной реакции, а другой, компенсационный, в непосредственной близости от рабочего и перпендикулярно ему. Каждый силоизмерительный датчик теплоизолирован, например с помощью теплоизоляционных пластин.Unlike the prototype, the second base plate with uprights is rigidly, for example, by means of bolted connections, mounted on the first base plate mounted on the power floor. Unlike the prototype, load cells are mounted on racks and each load sensor is made in the form of a half bridge of two strain gages, one of which, the worker, is mounted on the rack in the direction of the support reaction, and the other, compensation, in the immediate vicinity of the worker and perpendicular to it. Each load cell is thermally insulated, for example using heat-insulating plates.

В частном случае при проведении испытаний экспериментального образца на ударные нагрузки использованы силоизмерительные датчики тензометрического типа, максимальные значения показаний которых превышают значения силы, используемой при ударе, не менее, чем в десять раз.In a particular case, when testing an experimental sample for shock loads, strain gauge type strain gauges were used, the maximum readings of which exceed the values of the force used during the impact by at least ten times.

Необходимость работы силоизмерительных датчиков тензометрического типа в предельной зоне до 10% от максимальной динамической силы удара, действующей на опору, вызвана тем, чтобы повысить долговременную сохраняемость характеристик датчика при многократных импульсных воздействиях в процессе эксплуатации [С.А. Спектор «Электрические измерения физических величин. Методы измерений» Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1987, с. 194].The need for load cells of strain-gauge type in the limit zone up to 10% of the maximum dynamic impact force acting on the support is due to increase the long-term persistence of the sensor characteristics during repeated pulse impacts during operation [S.A. Spector “Electrical measurements of physical quantities. Measurement Methods ”Leningrad, Energoatomizdat, Leningrad Branch, 1987, p. 194].

Достижению технического результата способствует устойчивое положение второй опорной плиты со стойками на первой опорной плите и установка силоизмерительных датчиков на часть конструкции стойки, которая обладает минимальной податливостью, что позволило исключить из силовой цепи стенда четыре силоизмерительных датчика и тем самым упростить конструкцию и повысить в целом жесткость заявляемого устройства и за счет этого получить более точную информацию о величине опорной реакции при кратковременном динамическом нагружении.The achievement of the technical result is facilitated by the stable position of the second base plate with racks on the first base plate and the installation of load sensors on the part of the rack structure, which has minimal flexibility, which eliminated four load sensors from the power circuit of the stand and thereby simplify the design and increase the overall stiffness of the claimed device and due to this, to obtain more accurate information about the magnitude of the support reaction during short-term dynamic loading.

Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.The set of essential features characterizing the claimed utility model is not found in known sources of information, which confirms the novelty of the utility model.

Полезная модель пояснена чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства для испытаний.In FIG. 1 shows a General view of the device for testing.

На фиг. 2 показана вторая плита со стойками и вырезами в них.In FIG. 2 shows a second plate with uprights and cutouts in them.

На фиг. 3 показана стойка с силоизмерительным датчиком и теплоизоляционными пластинами.In FIG. 3 shows a rack with a load cell and heat-insulating plates.

Конструкция устройства содержит силовой пол 1 с закрепленной на нем первой опорной плитой 2 посредством тяжей 3, на которой закреплена вторая опорная плита 4, посредством болтовых соединений 5, снабженная стойками с вырезами 6, в которых установлен опорный ролик 7, для размещения на нем испытуемого образца (на фиг. 1 позицией 8 обозначен вектор испытательного силового воздействия), причем стойки 6 жестко закреплены на верхней поверхности второй опорной плиты 4 симметрично относительно ее оси. Измерение происходит посредством силоизмерительных датчиков тензометрического типа 9 с максимальным значением показаний, превышающих значение силы 8, используемой при ударе, не менее, чем в десять раз, ориентированные по оси приложения опорной реакции, подключенные к регистрирующующей аппаратуре (на чертежах не показана) и защищенные теплоизоляционными пластинами 10. Силоизмерительный датчик 9 выполнен полумостовым и содержит рабочий тензорезистор, расположенный на стойке вдоль вертикальной оси (по оси действия опорной реакции), и компенсационный тензорезистор, установленный перпендикулярно рабочему и расположенный в непосредственной близости от него.The design of the device comprises a force floor 1 with a first base plate 2 fixed on it by means of strands 3, on which a second base plate 4 is fixed, by means of bolted joints 5, equipped with racks with cutouts 6 in which a support roller 7 is mounted, for placing a test sample (in Fig. 1, reference numeral 8 denotes the vector of the test force effect), wherein the posts 6 are rigidly fixed to the upper surface of the second base plate 4 symmetrically about its axis. The measurement is carried out by means of load cells of strain gauge type 9 with a maximum value of the readings exceeding the value of force 8 used when impacting, not less than ten times, oriented along the axis of application of the support reaction, connected to recording equipment (not shown in the drawings) and protected by thermal insulation plates 10. The load sensor 9 is made half-bridge and contains a working strain gauge located on the rack along the vertical axis (along the axis of the supporting reaction), and comp nsatsionny gage mounted perpendicular to the worker and is located in the immediate vicinity.

Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.The utility model is industrially applicable, it can be repeatedly implemented with the achievement of the specified technical result.

Работа устройства заключается в следующем. Ударная, нагрузка 8 создается массой падающего груза. Энергия передается через ролики 7 на стойки 6. Вызванная нагрузкой 8 деформация в месте наименьшего расчетного сечения стойки 6 фиксируется силоизмерительными датчиками тензометрического типа 9, подключенными к регистрирующей аппаратуре (на чертежах условно не показана). Значение величины опорной реакции определяется как среднеарифметическое значение произведений показания ЭВМ и тарировочных коэффициентов датчиков 9, полученных на этапе предварительных испытаний.The operation of the device is as follows. Shock, load 8 is created by the mass of the falling load. The energy is transmitted through the rollers 7 to the racks 6. The deformation caused by the load 8 in the place of the smallest design section of the rack 6 is recorded by strain gauge strain gauge type 9 connected to the recording equipment (not shown conventionally in the drawings). The value of the magnitude of the support reaction is determined as the arithmetic mean of the products of the computer readings and calibration coefficients of the sensors 9 obtained at the preliminary testing stage.

Устройство может быть использовано для определения величины опорной реакции как при кратковременном динамическом нагружении так и при статическом воздействии. В последнем случае статическая нагрузка, как и при динамическом испытании, передается через ролик 7 на стойки 6, фиксируется силоизмерительными датчиками 9, и регистрируется подключаемой к датчикам 9 аппаратурой.The device can be used to determine the magnitude of the support reaction both for short-term dynamic loading and for static exposure. In the latter case, the static load, as well as during the dynamic test, is transmitted through the roller 7 to the racks 6, is fixed by load sensors 9, and is recorded by the equipment connected to the sensors 9.

Claims

1. A device for measuring support reactions, comprising a first base plate rigidly fixed to the force floor and a second base plate located above it, on the upper surface of which are symmetrically relative to its axis struts made with cutouts in which the support rollers are installed for mounting test sample; containing load cells of strain gauge type connected to the recording equipment, characterized in that the second base plate is rigidly mounted on the first base plate, and load cells are mounted on racks and each load cell is made in the form of a half bridge of two strain gauges, one of which is working, is installed on the stand in the direction of the supporting reaction, and the other, compensating, in the immediate vicinity of the worker and perpendicular to him, while each load sensor is warm insulated.

2. The device according to p. 1, characterized in that each load sensor is thermally insulated using heat-insulating plates.

3. The device according to claim 1, characterized in that when testing the test specimen for shock loads, strain gauge type strain gauges were used, the maximum readings of which exceed the value of the force used during the impact by at least ten times.