Что измеряют динамометром: Динамометр — урок. Физика, 7 класс.

Динамометр – прибор, который знает силу любого механизма

			Принцип действия динамометра известен не очень большому количеству людей, собственно, как и сам этот прибор. Мы исправим это недоразумение, составив краткую характеристику такого инструмента. Возможно, он мог бы решить некоторые ваши задачи, а вы об этом и не догадывались! Что же это за машина, что способна измерить силу? Его относят к приборам, измеряющим силы или силовые моменты. Промышленные предприятия, на которых требуются силовые измерения, применяют подобные приспособления. Часто они необходимы для того, чтобы осуществить плановые поверки стендов, а также агрегатов, которые предназначены для различных испытаний. Используют их и при поверках силовых приборов, когда требуется определить силы 1 или 3 разрядов. Широко применяются данные приборы и в качестве эталонных средств по ГОСТу 8.065 и в тех работах, где нужно производить калибровку. Первым прибором, который помогал измерить силы, были весы. Впервые их изображение появилось в печати в семнадцатом веке. В следующем столетии Сальтером было предложено для подобных целей устройство с пружиной, при помощи груза она растягивалась. Был прибор с циферблатом, там измерение выполнялось замкнутой кольцеобразной пружиной. Уже позже появились нажимы Прони и динамометры Томсона, Броуна, Межи и Геффнер-Альтенека. Последние модели усовершенствовали, и на сегодняшний день представилась возможность использовать их во многих отраслях. Основные элементы, которые включают динамометры растяжения: силовое звено (упругий элемент) и отсчетное устройство. В силовом звене идет непосредственно измерение усилий: там происходит деформация или небольшие колебания. С их помощью и передаются сигналы на отсчетное устройство. Такими инструментами измеряются усилия в таких единицах измерения, как Ньютоны и килограмм-сила. Итак, что измеряют динамометром, мы разобрались, теперь посмотрим, как подразделяются данные приборы по принципу действия. Они бывают механическими, которые классифицируют на пружинные и рычажные, гидравлическими и электрическими. Кроме таких прикладных задач, бывают и специфические разновидности силового прибора, например, тормозные и трансмиссионные. Теперь остановимся на каждом подробнее. Виды силомерных инструментов – как они работают? Механические инструменты такого вида делятся на пружинные и рычажные. Ручной пружинный динамометр устроен так, что сила передается пружинам, они, в свою очередь, будут сжиматься и растягиваться, а направление уже будут создавать приложенные силы. После сжатий и растягиваний на приборе будут видны показатели. Вот они и будут основными величинами, именно их он и регистрирует. В рычажных моделях деформация образуется с помощью установленного рычага. Принцип работы гидравлического прибора основан на вымещениях измеряемой силой жидкостей из цилиндров. В конструкции имеется специальное цилиндрическое устройство, заполненное жидкостью. Когда на приспособлении создается усилие, то жидкость подступает к трубке и затем к аппарату, который записывает и регистрирует показатели. Таким нехитрым законом физики получилось создать довольно точный прибор. А что же что измеряется динамометром электрического типа? Приборы такого вида состоят из датчиков, с их помощью преобразуется деформация от воздействий сил в электрические сигналы. Также имеются и дополнительные датчики, они усиливают и записывают электрические сигналы от первых датчиков. Если необходимо преобразовывать силы или силовые моменты в деформацию, то нужно пользоваться индуктивными, пьезоэлектрическими, тензорезисторными и вибрационно-частотными датчиками сопротивлений. Когда будет создаваться силовой момент, то датчик тут же будет деформироваться, а токи моста сопротивлений будут меняться. У электрических сигналов силы всегда пропорциональны деформациям элементов, а значит, и силам воздействий. При помощи второго датчика будет усиливаться сигнал, а показатели будут записываться для следующей обработки. Принцип работы тормозного измерителя силы основан на поглощении мощностей обследуемых агрегатов. Приборы такого типа отличаются конструктивными решениями, то есть могут быть установлены в тормоза разных видов. Это могут быть гидравлические тормоза Прони или электромагнитные, а с помощью двигателей определяется мощность. Во время работы происходит воздействие на вал, и вращательными усилиями или крутящими моментами происходит измерение прибором. Наиболее часто измеряется скорость вращений валов при помощи тахометра. Результаты измерений сопоставляются, находится входная и выходная мощности прибора. При помощи гидравлического тормоза есть возможность измерить мощность на агрегатах с высокими оборотами. В приборах трансмиссионного типа установлено устройство – тензодатчик. Он тесно связан с приводным валом, с его же помощью происходит и измерение деформаций кручений. Деформации меняют электрические сопротивления на тензодатчике. Наиболее часто такими приборами пользуются на судовых двигателях. Почему не каждый слышал про динамометр? Почему мы редко слышим об использовании этого приспособления? На самом деле, это очень специфический прибор, и сферы его применения не так доступны. Например, инструменты для замера силы широко применяются там, где необходимо измерять требуемую мощность для сжатия створок. Это почти все автоматически закрывающиеся системы. Работу таких приборов можно увидеть в дверях трамваев или автобусов. Под контролем такого приспособления открываются двери в вагонах поездов, метро, грузовых и пассажирских лифтов, гаражных ворот, автомобильных окон, сдвигающихся люков на крыше… Если вспомнить некоторые случаи из жизни, то можно представить и различные травмы от таких дверей. Поэтому при разработке любых конструкций с такими приборами созданы специальные нормы и правила, не только связанные с установками, но и с их пользованием. При разработке рассчитываются все необходимые значения сил сжатий, особенно если это закрывающиеся системы. Производители учитывают все показатели при конструировании подобных механизмов. Как развивается этот прибор сегодня? Современная промышленность не останавливается на достигнутом. Появления таких приборов в жизни людей позволили создавать много полезных устройств, которые облегчают жизнь. Производители в своей работе используют новые открытия, новые технологии. Постепенно старые модели уходят из обихода и появляются новые, более удобные. Так, на сегодняшний день вместо привычных механических все больше используются электронные силомеры. Они отличаются составляющими элементами. Устройство электронных приборов содержит тензодатчик, то есть силовой датчик, измерительные индикаторы и соединительные провода или радиоканалы. Принцип работы такого вида прибора основан на измерении деформаций тензометрическим датчиком за счет воздействий прикладываемых сил. В процессе работы образуется электрический сигнал, полностью прямо пропорциональный сообщенной деформации. Полученные показатели и являются силовыми величинами. В настоящее время именно такими приборами пользуются во многих промышленных отраслях для поверок испытательных машин, либо стендов. Поэтому производители стараются выпускать чаще такие приборы, предназначение которых – определять не только изменяющиеся, но и статические силы растяжений и сжатий. Последняя модель измерительного прибора СИУ2 и СИУ работает именно с помощью инструмента сжатий. Их применение наиболее востребовано на предприятиях, где необходимо проводить проверки испытательных конструкций.

Динамометр. Школьный курс физики

Главная | Физика 7 класс | Динамометр

На практике часто приходится измерять силу, с которой одно тело действует на другое.

Для измерения силы используется прибор, который называется динамометр (от греч. динамис — сила, метрео — измеряю).

Динамометры бывают различного устройства. Основная их часть — стальная пружина, которой придают разную форму в зависимости от назначения прибора. Устройство простейшего динамометра основывается на сравнении любой силы с силой упругости пружины.

Динамометр

Простейший динамометр можно изготовить из пружины с крючком, укреплённой на дощечке (рис. 72, а). К нижнему концу пружины прикрепляют указатель, а на доску наклеивают полоску белой бумаги.

Отметим на бумаге чёрточкой положение указателя при нерастянутой пружине. Эта отметка будет нулевой отметкой (см. рис. 72, а).

Рис. 72. Градуировка динамометра

Затем к крючку будем подвешивать груз массой 1/9,8 кг, т. е. 102 г. На этот груз будет действовать сила тяжести, равная 1Н. Под действием этой силы (1Н) пружина растянется, указатель опустится вниз.

Его новое положение отмечаем на бумаге и ставим цифру 1 (рис. 72, б). После чего подвешиваем груз массой 204 г и ставим цифру 2. Это означает, что в таком положении сила упругости пружины равна 2 Н. Подвесив груз массой 306 г, наносим метку 3 и т. д.

Для того чтобы измерить десятые доли ньютона, нужно нанести деления — 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и т. д. Для этого расстояния между отметками 0 и 1; 1 и 2; 2 и 3; 3 и 4 и далее делят на десять равных частей. Так можно сделать потому, что удлинение пружины увеличивается во столько раз, во сколько увеличивается сила упругости пружины F _ynp. Это следует из закона Гука: F _ynp = k, т. е. сила упругости тела при растяжении прямо пропорциональна изменению длины тела.

Проградуированная пружина и будет простейшим динамометром.

С помощью динамометра измеряют не только силу тяжести, но и другие силы (сила упругости, сила трения и т. д.). Например, для измерения силы различных мышечных групп человека используют медицинские динамометры. Для измерения мускульной силы руки при сжатии кисти в кулак применяют ручной динамометр — силомер (рис. 73).

Рис. 73. Ручной динамометр

Применяют также ртутные, гидравлические, электрические и другие динамометры.

В последнее время широко применяются электрические динамометры. Они состоят из датчика, который преобразует деформацию в электрический сигнал.

Для измерения больших сил, таких, например, как тяговые усилия тракторов, тягачей, локомотивов, морских и речных буксиров, используют специальные тяговые динамометры (рис. 74). Ими можно измерить силы до нескольких десятков тысяч ньютонов.

Рис. 74. Тяговый динамометр

Вопросы:

1. Как называют прибор для измерения силы?

2. Как изготовить простейший динамометр?

3. Как нанести на шкалу динамометра деления, соответствующие 0,1 Н?

4. Какие типы динамометров вам известны?

Упражнения:

Упражнение № 11

1. Определите цену деления каждого прибора и силу тяжести, действующую на каждый груз (рис. 75).

Рис. 75

2. Чему равен вес каждого груза (см. рис. 75)? Укажите точку его приложения?

3. По рисунку 76 определите, с какой силой растягивается каждая пружина под действием подвешенного к ней груза (масса одного груза 102 г).

Рис. 76

Предыдущая страницаСледующая страница

ДИНАМОМЕТР – Энциклопедия

ДИНАМОМЕТР (гр. &y aws, сила, и ,uETpов, мера), прибор для измерения силы, прилагаемой людьми, животными и машинами. Это название обычно применялось ко всем видам инструментов, используемых для измерения силы, как, например, к электрическим динамометрам, но этот термин специально обозначает аппараты, используемые в связи с измерением работы или при измерении лошадиной силы силы. двигатели и моторы. Если P представляет собой среднее значение составляющей силы в направлении смещения, с, точки приложения, произведение Ps измеряет работу, совершенную во время перемещения. Когда сила действует на тело, имеющее возможность вращаться только вокруг фиксированной оси, удобно выразить работу, выполненную преобразованным произведением TO, , где T — средний вращающий момент или крутящий момент, действующий на перемещение 0 радиан. . Прибор, используемый для измерения P или T, называется динамометром. Факторы s или 0 наблюдаются независимо. К некоторым динамометрам добавлены приспособления, с помощью которых автоматически рисуется кривая, показывающая изменения Р в зависимости от расстояния, причем область диаграммы представляет проделанную работу; с другими комбинируются интегрирующие аппараты, из которых можно непосредственно считать работу, выполненную в течение данного интервала. Удобно различать абсорбционные и пропускающие динамометры. В первом случае совершаемая работа превращается в теплоту; во втором он передается после измерения для использования.

Динамометр барона Прони ( Ann. Chim. Phys. 1821, vol. 19), модифицированный различными способами, состоит в своей первоначальной форме из двух деревянных балок симметричной формы, закрепленных на валу двигателя. Когда они удерживаются от вращения, их сопротивление трению может быть отрегулировано с помощью гаек на ввернутых болтах, которые удерживают их вместе до тех пор, пока вал не будет вращаться с заданной скоростью. Для обеспечения плавности действия трущиеся поверхности смазываются. Груз перемещается вдоль плеча одной из балок до тех пор, пока он не удержит тормоз неподвижно на полпути между упорами, которые должны быть предусмотрены для удержания его, когда вес не в состоянии сделать это. Общая теория этого вида тормоза такова: – Пусть F будет полным сопротивлением трения, r общий радиус трущихся поверхностей, W сила, удерживающая тормоз от проворачивания и линия действия которой проходит на перпендикулярном расстоянии R от оси вала, Н число оборотов вала в минуту, co его угловая скорость в радианах в секунду; затем, если предположить, что регулировки сделаны таким образом, что двигатель работает устойчиво с постоянной скоростью и что тормоз удерживается неподвижно, без упоров и без колебаний, на W, крутящий момент T, создаваемый двигателем, равен силе трения. крутящий момент Fr, действующий на тормозные поверхности, который измеряется статическим моментом груза W относительно оси вращения; то есть T =Fr=WR… (I) Следовательно, WR измеряет крутящий момент T.

Если для удержания тормоза от поворота приложено более одной силы, Fr. и, следовательно, T измеряются алгебраической суммой их отдельных моментов по отношению к оси. Если тормоз не сбалансирован, необходимо учитывать его момент относительно оси. Поэтому в общем случае T = EWR.. .. .. (2) Множитель 0 произведения TO находится с помощью счетчика оборотов. Мощность двигателя измеряется скоростью, с которой он работает, и выражается как Tw = T 60 Н в футо-фунтах в секунду. или Т21рН в лошадиных силах. Последнюю обычно называют «тормозной мощностью». Поддержание условий устойчивости, подразумеваемых в уравнении (I), зависит от постоянства F и, следовательно, от коэффициента трения µ между трющимися поверхностями. Нагрев поверхностей, изменения их гладкости и изменения смазки делают их постоянно переменными и требуют частой регулировки W или гаек. Дж. В. Понселе (1788-1867) изобрел форму тормоза Прони, который автоматически регулировал свое сцепление при изменении µ, тем самым поддерживая F постоянным.

Принцип действия компенсационного тормоза, разработанного Дж. Г. Аппольдом (1800-1865), показан на рис. я. Гибкая стальная полоса, облицованная деревянными брусками, зажата на маховике или шкиве двигателя винтом А, который вместе с W регулируется для удержания тормоза в устойчивом положении. Компенсация осуществляется с помощью рычага L, вставленного в точку В. Он имеет конец с прорезью, зацепляемый штифтом Р, закрепленным на раме, и видно, что его действие заключается в ослаблении ленты, если нагрузка имеет тенденцию к увеличению, и в ее натяжении. в обратном случае. Внешние силы, удерживающие тормоз от поворота, равны W, удаленному от оси R, и реакции, скажем, W1, рычага на неподвижный штифт P, удаленному R1 от оси. Момент W 1 может быть положительным или отрицательным.

Крутящий момент T в любой момент установившегося режима поэтому I WR Лорд Кельвин запатентовал в 1858 году тормоз (рис. 2), состоящий из веревки или шнура, обернутого по окружности вращающегося колеса, к одному концу которого приложена регулируемое усилие, а другой конец прикреплен к пружинному балансу. Веревки разнесены по бокам блоками В, В, В, В, которые также служат для предотвращения их соскальзывания вбок. Когда колесо вращается в указанном направлении, силы, удерживающие ленту неподвижно, равны W, а p — наблюдаемому усилию на пружинных балансах. Обе эти силы обычно действуют при одном и том же радиусе R, на расстоянии от оси до центральной линии каната, и в этом случае крутящий момент T равен (W-p)R, и, следовательно, тормозная мощность равна (W-p)RX21rN. , Когда изменяется µ 33 000, вес W поднимается или опускается против действия пружинных весов до тех пор, пока не будет достигнуто стабильное состояние движения. Отношение p равно e”` e , , где e = 2,718; µ – коэффициент трения, а 0 – угол, измеренный в радианах, образуемый дугой контакта между канатом и колесом. На рис. 2 0 = 27r Отношение W/p возрастает очень быстро по мере увеличения 0 , и, следовательно, делая 0 достаточно большим, можно удобно сделать p малой частью W, тем самым уменьшая ошибки наблюдения. пружинного баланса можно пренебречь.Таким образом, этот вид тормоза, хотя и дешевый в изготовлении,0005 0 достаточно большой, чрезвычайно точный измерительный прибор, легко применимый и легко управляемый. В последние годы он получил очень широкое распространение и практически вытеснил старые формы колодочных тормозов.

Иногда необходимо использовать воду для охлаждения тормозного колеса. Двигатели, специально предназначенные для испытаний, обычно снабжены тормозным колесом с желобообразным ободом. Вода непрерывно стекает в желоб, а центробежное действие удерживает ее как внутреннюю подкладку на ободе, где она медленно испаряется.

На рис. 3 показан ленточный тормоз, изобретенный профессором Джеймсом Томсоном и пригодный для испытания двигателей с постоянным крутящим моментом (см. Engineering, 22 октября 1880 г.). Чтобы сохранить e µe постоянным, компенсация изменения µ производится путем обратного изменения 0. A и B представляют собой быстрые и свободные шкивы, и тормозная лента размещается частично поверх одного и частично поверх другого. Веса W и w настроены на крутящий момент. Лента вращается вместе с быстрым шкивом, если µ увеличивается, тем самым немного поворачивая ослабленный шкив, в противном случае он находится в состоянии покоя, пока 0 не будет скорректирован до нового значения µ. Эта форма тормоза также была независимо изобретена Дж. А. М. Л. Карпентье, и этот принцип был использован в тормозе Раффара. Самокомпенсирующийся тормоз другого типа был описан Марселем Депре вместе с Карпентье в 1880 году (9).0005 Бюллетень общества поддержки, Париж). У. Э. Айртон и Дж. Перри использовали ленточный или канатный тормоз, в котором есть компенсация. втягиванием или высвобождением шкивом части ленты или каната, которые стали шероховатыми или на которых был завязан узел.

В эффективном водяном тормозе, изобретенном W. Froude (см. Proc. Inst. M.E. 1877), две одинаковые отливки, A и B, каждая из которых состоит.

РИС.

Динамометры 101 – DillonDynamometers.com

перейти к содержанию Динамометры 101chuzles2023-03-17T23:05:13-05:00

Обзор

Узнайте все, что вам нужно знать о различных типах динамометров, о том, как они работают и почему они важны для вашего бизнеса.

Что такое динамометр?

Динамометры, также называемые тензодатчиками, представляют собой устройства, используемые для измерения силы и натяжения, когда груз тянется с обеих сторон. Первоначально разработанный W.C. Диллона для измерения натяжения телефонных проводов, динамометры теперь являются неотъемлемой частью измерения силы в таких отраслях, как монтаж сцен, вышки сотовой связи, строительство, авиация и многое другое.

Как работают динамометры?

Динамометры измеряют силу натяжения между двумя прикрепленными скобами. Аналоговый, или механический, динамометр работает, помещая устройство на линию и регулируя «нулевое» положение, чтобы свести на нет существующее напряжение. Затем, когда сила прикладывается к стержню динамометра, внутреннее движение датчика регулируется для обеспечения точного измерения. Цифровые динамометры работают аналогично, но без движущихся частей. Вместо этого они используют технологию тензодатчиков.

НАШИ ЭКСПЕРТЫ ПОМОГУТ

Готовы ли вы преобразовать свой бизнес с помощью надежного измерения силы? Наша опытная команда поможет вам начать работу.

КОНТАКТЫ

В чем разница между механическим и цифровым динамометром?

Механические динамометры (также известные как аналоговые динамометры) имеют внутренние движущиеся части для расчета приложенной силы. Механические динамометры были разработаны Диллоном в 1937 году и не требуют для работы батарей или источника питания.

Цифровые динамометры (также называемые тензодатчиками) не имеют движущихся частей, используют технологию тензодатчиков для расчета приложенной силы и требуют для работы батарей. Цифровые динамометры имеют больше функций, более точны и предлагают более высокие возможности.

Почему важно точное измерение силы?

Точное измерение натяжения имеет решающее значение как для оборудования, так и для безопасности персонала. Если трос натянут слишком туго или слишком слабо, он может порваться, особенно в условиях гололеда или снега. Точное измерение силы снижает риск разрыва, а цифровые динамометры можно даже настроить на подачу звукового сигнала, если трос приближается к точке разрыва.

Различные типы динамометров Диллона

Механические динамометры AP

Оригинальный динамометр, разработанный W.C. Диллона в 1937 году, это аналоговое устройство имеет грузоподъемность до 50 000 фунтов и точность в пределах 0,5% погрешности. Эти устройства невероятно долговечны (некоторые клиенты использовали одно и то же устройство AP в течение десятилетий), могут точно использоваться даже под водой и особенно полезны во взрывоопасных средах.

Подробнее

Цифровой динамометр EDjunior

Модель EDjunior отличается такой же надежной конструкцией, как и модель EDXtreme, но лучше подходит для работ с небольшой нагрузкой (до 25 000 фунтов). EDjunior имеет точность в пределах 0,2% и отличается простой спартанской конструкцией, на которую можно положиться для точных измерений снова и снова.

Подробнее

Цифровой динамометр EDXtreme

EDXtreme — самый точный и надежный динамометр на рынке. Обладая грузоподъемностью до 550 000 фунтов и точностью в пределах 0,1%, EDXtreme легко настраивается и может синхронизироваться с портативным удаленным дисплеем, чтобы обеспечить вашей команде максимальный контроль и безопасность.

Подробнее

Какой динамометр мне подходит?

В зависимости от вашей грузоподъемности, физической среды, в которой вы работаете, и других факторов, один конкретный тип динамометра может быть лучшим для вашего проекта.