Принцип действия динамометров основан на использовании деформации упругих тел под действием силы, пьезоэффекта, тензоэффекта, магнитоупругости материалов и др.
Виды динамометров
Динамометры можно классифицировать по принципу действия на механические, гидравлические и электрические.
В качестве материалов для изготовления упругих элементов используют без-гистерезисные металлы и неметаллы (например, кварцевое стекло, синтетические материалы).
Рис. 1. Конструкция динамометра с упругим элементом: 1- упругий элемент; 2- стрелочный указатель
Механические динамометры
В качестве примера механических динамометров с упругим элементом (рис. 1) рассмотрим конструкцию средства измерения силы тяги транспортных средств, усилий свинчивания резьбовых деталей и т. п. Здесь деформация упругого элемента 1 воспринимается стрелочным указателем 2. Малые значения деформаций упругого элемента под действием сил F преобразуются в значительные перемещения стрелки или пера самопишущего устройства.
Гидравлические динамометры
Гидравлические динамометры представляют собой устройства, трансформирующие приложенное усилие в гидравлическое давление, измеряемое тем или иным способом.
На рис. 2 представлена конструкция гидравлического силоизмерителя (месдозы). Сила, воспринимающаяся поршнем 2, через мембраны 1 и 3 трансформируется в давление, измеряемое манометром 6.
Рис. 2. Конструкция гидравлического силоизмерителя (месдозы): 1 и 3 – мембрана; 2 — поршень; 4 — полость; 5 — трубопровод; 6 — манометр.
Механические и гидравлические динамометры отличаются высокой надежностью и простотой конструкции. Они могут работав при отсутствии источников энергии, что делает их удобными для эксплуатации в полевых условиях.
К недостаткам относятся: отсутствие возможности использования дистанционной индикации и регистрации показаний, относительно невысокая точность измерения 0,5…2%, трудности измерения малых сил.
Электрические динамометры
Наибольшее распространение получили электрические динамометры. В них используют измерительные преобразователи различных типов.
В первой группе схем измеряемая сила сравнивается с силой упругости элемента, а его деформация преобразуется в электрический сигнал. К преобразователям этой группы относят контактный, угольный резонансный, индуктивный емкостный, полупроводниковый и металлический.
Во второй группе динамометров измеряемая сила действует на электрические или магнитно-активные упругие элементы, которые меняют свои электрические или магнитные свойства при изменении напряжения или деформации. Это наиболее распространенная группа.
Для измерения массы, усилия, напряжения в большинстве случаев этой группы динамометров применяют тензометрические (резисторные) и магнитоупругие (магнитоизотропные) преобразователи.
Принцип работы таких преобразователей основан на преобразовании усилия в упругую деформацию какого-либо элемента, воспринимающего силовой параметр, и вторичном преобразовании напряженного состояния этого элемента в электрическую величину, которую можно непосредственно измерить. Используют упругие элементы, работающие на сжатие, растяжение, реже на изгиб.
