Dinamometar – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
m Bot: promijenjeno Kategorija:Strojarstvo u Kategorija:Mašinstvo |
dopuna |
||
Red 1:
'''Dinamometar''' je merni instrument za merenje momenta sile. Princip rada zasnovan je na promeni dužine elastične opruge pri delovanju sile. Dinamometar se može upotrebiti za mjerenje intenziteta električne,magnetne ili neke druge sile. Pri
tome on ne mora zauzimati uvek vertikalan položaj. Izduženje opruge produžene toliko puta koliko puta se poveća intenzitet sile je upravo srazmjerno intenzitetu deformacione sile.Rad dinamometara može biti zasnovan na različitim principima. Dinamomtri prema principu rada mogu biti:
• mehanički,
• električni,
• hidraulični,
• pneumatski.
Prema funkciji mogu biti:
• potezni i potisni,
• za ispitivanje kompresije
Za mjerenje sile mogu se koristiti različite vrste pretvarača, a najčešće:
• tenzometraske mjerne trake,
• induktivni prtvarači,
• kapacitivni pretvarači,
• piezoelektrični pretvarači.
Osnovni zahtjevi koje svaka konstrukcija dinamometra mora da zadovolji su:
• visoka osjetljivost u cijelom opsegu mjerenja,odnosno brzo reagiranje
na promjenu sile,
• mala inercija,
• praktičnost i ekonomičnost u radu.
Električni dinamometri se češće koriste jer imaju manju inerciju, veću tačnost i osjetljivost u odnosu na mehaničke i hidrauličke. [2]
'''Mehanički dinamometri'''
Postoje dva osnovna pristupa mjerenju sile odnosno vaganju, i to direktno poređenje i indirektno poređenje pomoću kalibriranih pretvarača. Direktno poređenje je je tehnika balansa odnosno nulta metoda. Balans se kod mehaničkih vaga uspostavlja putem jednakosti momenata. Najstarije vage su napravljene da rade na ovom principu. Metod jednakosti momenata zove se i metod simetrije. Sila i njeno djelovanje na kraku se izjednačuju sa nekom drugom silom koja djeluje na drugom kraku. Na ovaj način se vrši vaganje odnosno direktno određivanje sile na drugom poznatom kraku. Pomoću ove vage mjeri se teret W, za što se koriste manji tereti Wp i WsUzima se da je Wp nula kada se vrši graduiranje skale. Tereti W1 i W2 moguse zamijeniti teretom W. Kod vaganja postoji relacija poluge:
T x b = Ws x a i T x c = W1 f· e / d + W2 h
Sa slike se vidi da postoji proporcija dužina h/e = f/d , pa je:
T x c = h ( W1 + W2 ) = h·W
Kombinacijom prethodnih izraza dobije se :
Ws· a / b = W· h / c ili W = Ws ( a ·c / b·h ) = R Ws
gdje je:
R = ac/bh - faktor množenja skale.
Dinamički odgovor ovakvih skala zavisi od prirodne frekvencije i prigušenja. Prirodna frekvencija zavisi od kretanja mase, faktora R i sila. Drugi tip mjernog sredstva za mehaničko mjerenje sile je mehanizam sa klatećom skalom. U suštini to je višestepeni mehanizam sa konstanim dužinama. Ulaz ili direktna sila ili sila proporcionalna težini okači se na štap. Kad se to uradi dolazi do umirivanja postepenim kretanjem dijelova mehanizma oko tačaka A. Kretanjem se aktivira zupčasti sistem vezan za kazaljku koja se pomjera i pokazuje na skali masu ili silu. Ovakav princip mehaničkog djelovanja ugrađen je u mehaničke dinamometre različitih izvedbi. [2]
Slika 1. Mehanički dinamometar [6]
'''Električni dinamometri'''
'''Elektrootporni tenzometarski dinamometara'''
Za mjerenje sila gotovo isključivo se koriste električni dinamometri. Mjerenje sila električnim dinamometrima se svodi na mjerenje deformacija mjernim trakama na štapu ili prstenu opterećenom silama istezanja ili pritiska. Da bi se povećala osjetljivost pri mjerenju malih vrijednosti sila, dinamometar se izrađuje u obliku prstena, a mjerne trake povezuju u most. Pri konstrukciji dinamometra štap ili prsten treba da budu tako dimenzionirani da ostanu u elastičnom području. Najvažnija osobina jekrutost elastičnog elementa. [2]
Slika 2. Tenzometar [7]
'''Elektromagnetni dinamometri'''
Osim električnih koriste se i elektromagnetni dinamometri koji rade na induktivnom principu. Prema konstrukciji mogu biti dinamometri sa:
• membranom,
• cijevnim elementom,
• prstenastim elastičnim članom.
Djelovanjem sile na kapacitivni mjerni pretvarač, kapacitet kondenzatora se mijenja. Najčešće se koriste pretvarači za silu sa membranama, sa prstenastim članom i cjevastim elastičnim članom. Kapacitivni pretvarači sile se koriste za mjerenje sila od 10N do 10 MN. Imaju male dimenzije pa su pogodni za ugradnju na ograničenimprostorima, imaju male sile trenja i otporne sile. [2]
Slika 3. Električni dinamometar [6]
'''Hidraulički i pneumatski dinamometri'''
Ako se sila nanosi na jednu stranu klipa ili mambrane ,a na drugoj strani djeluje određeni pritisak, treba uspostaviti ravnotežu sila. Na tom principu rade hidraulički i pneumatski pretvarači za silu, klip u hidrauličkom dinamometru ne dodiruje zidove mjerne ćelije. Kada
mjerena sila djeluje na membranu ona se pomjera i time dovodi u kretanje klip koji može da vrši mala kretanja. Pomjeranja klipa se mogu dalje transformirati u signal koji se mjeri i daje informaciju o veličini sileopterećenje ili pritiska. Ovi pretvarači su velikog kapaciteta 22 MN i tačnosti ± 0,5%. Osjetljivi su na temperaturne promjene što se moše riješiti postavljanjem nule. Temperaturne promjene u toku mjerenja mogu unijeti grešku od 0,25% sa 10 stepeni promjene temperature. Pneumatska ćelija je slična hidrauličkoj i radi na sličan način. Razlika je u medijeu koji je u ovom slučaju gasoviti. Pneumatske ćelije koriste membrane za uspostavljanje ravnoteže, umjesto klipova. Promjene opterećenja su velike pa se mjerna membrana mora uravnoteževatipostepeno. [2]
Slika 4. Hidraulični dinamometar [6]
'''Mjerni pretvarači za mjerenje sile'''
Mjerne trake'''-''' Mjerenje sile se zasniva na zavisnosti otpornosti od linearnih dimenzija žice. Pri malim istezanjima sila je linearno srazmjerna promjeni otpornosti R=ρl/S ρ-specificna otpornost materijala (provodnika) l-dužina provodnika S-površina poprečnog presjeka provodnika. Mjerne trake se pričvršćuju na površinu odgovarajućim epoksidnim smolama, ili se metaliziraju na keramički sloj. Od kvaliteta smole i samog montiranja zavisi kvalitet mjerenja. Mjerne trake se vezuju u Vitstonov most (precizno mjerenje malih vrijednosti otpornosti). [4]
'''Piezoelektricni senzori -''' Piezoelektrični efekat – pri dejstvu sile na komad piezoelektričnog materijala, na njegovim krajevima se javlja napon srazmjeran primjenjenoj sili. Pretvarač je načinjen od komada kvarca na čije dve paralelne stranice je nanesen metal koji predstavlja elektrode.
Pri statičkoj deformaciji indukovani elektricitet se prazni kroz priključne vodove, tako da se ovim pretvaračima ne može mjeriti stacionarna sila. [4]
'''Magnetostrikcioni pretvaraci -''' Rade na principu inverznog magnetostrikcionog efekta promjene magnetskih osobina materijala podvrgnutog mehaničkom naprezanju. Senzori se sastoje od feromagnetnog jezgra koje trpi silu i kalema na kojem se mjeri promjena induktivnosti. Koriste se za mjerenje velike vrijednosti sile – u valjaonicama, mjerenje težine velikih vozila itd. [4]
'''Elastični mjerni pretvarači'''
Više vrsta mehaničkih pretvarača koriste elastične članove ili njihovu kombinaciju za mjerenje sile. Rezultat je linearnost između ulaza i izlaza pretvarača. Veličina krutosti se uzima direktno kao mjera proporcionalnosti za silu ili opterećenje ili kao sekundarni pretvarač da se pretvori pomjeranje u drugi oblik izlaza. Najčešće je to električni signal.
Elastični članovi zadovoljavaju relaciju:
K = F / y
Gdje je:
F – nanesena sila koja se mjeri,
y – ukupno skretanje (pomjeranje),
K-konstanta krutosti [2]
'''Konstrukcija elastičnih pretvarača'''
Dizajn detektora - transducera elementa je funkcija od kapaciteta i potrebne osjetljivosti i prirode sekundarnog transducera. Zavise od prirode ulazne veličine: da li je statička ili dinamička. Sve slučajeve nije moguće analizirati, ali se može uzeti u obzir nekoliko
osnovnih faktora. Što je veća osjetljivost i maksimalni izlaz po jedinici ulaza to su bolje karakteristike koje transducer ima. Elastični član treba da ima što manju krutost u odnosu na deformacije koje proizvodi opterećenje - sila. To se postiže kombinacijom faktora uticaja.
Često je potrebno kreirati krutost konstrukcije ćelije opterećenja na račun osjetljivosti i tada konstruirati sekundarni dio pretvarača. Drugi faktor koji uključuje osjetljivost je vrijeme odziva ili vrijeme postizanja ravnoteže. Ovo je funkcija prigušenja i prirodne frekvencije. Brzi odziv znači i visokuprirodnu frekvenciju i potreban je elastični član i visoka krutost. [2]
'''Kalibriranje dinamometara:'''
Postoje različite vrste kalibracija koje se mogu koristiti za ocjenu karakteristika elastičnih članova za silu. Ponekad je dovoljno provjeriti na vrijeme sklop i izabrati jednu od više standardnih graduacija skala.
== Vanjske veze ==
{{Commonscat|Dynamometers}}
| |||