Динамометры пружинные на растяжение

Динамометры пружинные на растяжение thumbnail

Динамометры – контрольно-измерительные приборы, которые предназначаются для измерения силы растяжения или сжатия (в ньютонах) или момента силы (в килограмм-силах). Динамометры сильно отличаются по функциональной принадлежности, типу конструкции силового звена и предназначению, чем и обуславливается диапазон измерений усилия от нескольких сотых долей ньютонов до нескольких десятков тысяч килоньютонов. Для примера, можно привести динамометр сжатия ДАЦ-С, растяжения ДАЦ-Р, и универсальный динамометр ДАЦ-У.

Как же появились динамометры? Стоит отметить, что первым прибором, использовавшимся для измерения силы, были весы. Первое изображение таких весов появилось в 1726 году. В 1830 году Ричард Солтер (Сальтер) придумал и произвел весовое устройство, в котором для измерения силы использовалась пружина, растягивающаяся, под действием груза, на определенное расстояние, соответствующее массе груза. Немногим ранее, по расчетам Ренье, был изобретен динамометр с циферблатом, использующий кольцеобразно замкнутую пружину. Позже появились нажим Гаспара де Прони, а также динамометры конструкций Броуна, Томсона, Межи и Гефнер-Альтенека. Эти устройства и легли в основу современных динамометров.

Динамометр, в классическом виде, состоит из силового устройства и отсчетного устройства. Измеряемое усилие, в процессе измерения, создает в силовом звене деформацию, которая путем механической передачи или электрического сигнала сообщается аналоговому или цифровому отсчетному устройству.

В зависимости от типа силового устройства, а также принципу действия выделяют динамометры Механические, которые делятся на рычажные и пружинные, гидравлические и электронные. Причем, в одном динамометре могут быть использованы два типа (принципа) силовых устройств. Итак:

Механический динамометр – как было сказано выше, механические динамометры делятся на пружинные и рычажные. Пружинный динамометр работает путем передачи силы на пружину, которая, в зависимости от направления действия и предназначения прибора, либо сжимается, либо растягивается. При этом, величина упругой деформации пружины строго пропорциональна силе воздействия. Рычажный динамометр работает посредством деформации рычага под действием силы, причем величина деформации регистрируется. Приборы такого типа не слишком точны, а их показания сильно зависят от температуры окружающей среды. Простейшим динамометром пружинного типа на растяжение является конструкция типа «безмен», а рычажного – известный автомобилистам динамометрический ключ. Естественно, настоящие механические динамометры намного сложнее, и чаще всего имеют более точную круговую шкалу.

Динамометры пружинные на растяжение
Динамометрический ключ

Динамометры пружинные на растяжение
Безмен

Гидравлический динамометр – работает на принципе вымещения жидкости из цилиндра давлением измеряемой силы. Под давлением, вытесняемая жидкость поступает к записывающему аппарату по трубке, где её количество регистрируется. Гидравлические динамометры, хоть и более точные приборы, чем механические, однако, более сложны в изготовлении, поскольку, малейшая разгерметизация, или неправильное дозирование жидкости в приборе при его производстве сказывается на точности.

Динамометры пружинные на растяжение
Гидравлический динамометр

Электрический динамометр – включает в себя датчик, преобразующий деформацию от воздействия силы в электрический сигнал, а также дополнительный датчик, благодаря которому сигнал от первого датчика усиливается и записывается в оперативной памяти прибора. Датчики, используемые для преобразования силы и момента силы, могут быть пьезоэлектрические, индуктивные, вибрационно-частотные датчики сопротивления и, конечно же, тензорезистивные. Датчик, под действием применяемой силы, деформируется, а сопротивление в месте деформации возрастает, вследствие чего изменяются токи. При этом, сила передаваемого электрического сигнала зависима, и прямо пропорциональна деформации измерительного элемента, и как следствие, силе воздействия. Электрический динамометр – пожалуй, самое современное решение в области динамометрии. Такие динамометры обладают высокой точностью, легкостью, малыми габаритами.

Динамометры пружинные на растяжение
Электронный динамометр растяжения

В повседневной жизни, обычный человек постоянно сталкивается с динамометрами. Элементы динамометров могут быть использованы для измерения силы сжатия створок различных автоматических систем, работающих на закрытие. Например, двери лифта, автобуса, вагона поезда метро, створки гаражных ворот, электростеклоподъемники автомобильных окон, и др. В случае неправильной настройки, все эти системы могут причинить вред здоровью или материальный ущерб, поэтому существуют технические нормы, в которых определены максимальные значения сил сжатия в автоматических системах закрывания. Данные нормы обязательны к применению во всех цивилизованных странах мира.

Помимо перечисленных выше, выделенных по признаку типа измерительного устройства видов динамометров, отдельно выделяют группировку по назначению приборов, в которой особняком стоят образцовые динамометры и медицинские динамометры.

Образцовые динамометры – эталонные приборы, предназначение которых состоит в измерении статических сил сжатия и растяжения при ремонте и проверке рабочих стендов и испытательных машин. Конструктивно, они состоят из тензо-датчика силы, соединенного с цифровым измерителем. Образцовые динамометры механические представлены моделями ДОСМ и ДОРМ на сжатие и растяжение, соответственно. Электронных моделей, конечно же больше. В качестве примера, приведем ДОСЭ и ДОРЭ, также на сжатие и растяжение.

Как правило, образцовые динамометры малозависимы от температуры окружающей среды, имеют автоматическую компенсацию искажения от нагрузок с боков, а также, обладают средствами самодиагностики. Они долговечны, точны, имеют малые габариты и вес. Для удобства работы, современные образцовые динамометры имеют цифровые индикаторы, удобный пользовательский интерфейс, и возможность подсоединения к ПК.

Медицинские динамометры – это специализированные динамометрические приборы. Благодаря им, можно определять силу, выносливость, уровень работоспособности, такие приборы позволяют судить об общем состоянии мышц, а также, помогают следить за восстановлением больного после травмы.

Медицинские динамометры подразделяются на кистевые (ручные) и становые динамометры.

Кистевой динамометр – точный диагностический прибор, который предназначается для определения сжимающей силы рук человека. Ручной динамометр используется для измерения текущей и входной оценки состояния рук после травм или при нарушении их функционирования. Кистевой динамометр распространен не только среди медицинских работников, занимающихся физиотерапией. Тесты с использованием динамометра проходят в правоохранительных органах, вооруженных силах и МЧС. Кистевые динамометры используют при приеме на работу в транспортных, экспедиторских компаниях, в фитнес-клубах, секциях боевых единоборств, в профессиональном спорте. Кистевые динамомеры бывают как электронные, так и механические. К механическим относится динамометр ДК, к электронным — ДМЭР. Бывают, также, детские динамометры, например ДМЭР-30-0,5.

Читайте также:  Чем снять отек после растяжения связок коленного сустава

Динамометры пружинные на растяжение
Кистевой гидравлический динамометр

Становой динамометр – специализированный прибор, который предназначается для измерения силы мышечных групп, выпрямляющих туловище. Измерения, проводимые с использованием данного устройства, охватывают полный комплекс мышц-разгибателей туловища. Такой нехитрый тест, позволяет определить силу, статическую выносливость, а также, общее состояние и работоспособность человека. В качестве примера, можно привести становые динамометры серии ДС: ДС-200 и ДС-500.

Источник

ГОСТ 13782-68

Группа П19*
__________________________________________
* В Указателе «Государственные стандарты» 2003 г.
Группа Т88.2. — Примечание «КОДЕКС».

УТВЕРЖДЕН Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 14 июня 1968 г.

ВЗАМЕН Инструкции 43-63 в части динамометров типа ДП

ПЕРЕИЗДАНИЕ (февраль 1985 г.) с Изменением N 1, утвержденным в сентябре 1984 г. (ИУС N 12-84).

Настоящий стандарт распространяется на пружинные динамометры общего назначения, выпускаемые из производства и ремонта, а также находящиеся в эксплуатации, и устанавливает методы и средства их поверки.

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены операции и применены средства поверки, указанные в таблице.

Наименование операции

Номер пункта настоящего стандарта

Средства поверки и их нормативно-технические характеристики

Внешний осмотр

2.2

Опробование

2.3

Определение основной погрешности и дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающей среды

2.4-2.7,
2.9, 2.9а

Образцовые силоизмерительные машины 2-го разряда по ГОСТ 25864-83 или силозадающие установки с силоизмерительными приборами с приведенной погрешностью от 0,25 до 0,5%, включенными последовательно с поверяемыми динамометрами и имеющими одинаковые с ними пределы измерений; динамометры образцовые 3-го разряда по ГОСТ 9500-84; образцовые гири 4-го разряда или специальные грузы для воспроизведения силы с погрешностью не более 0,1%; климатические камеры

Проверка динамометра после перегрузки

2.8

То же

Определение порога реагирования

2.10

«

Определение вариации показаний

2.11

«

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

2.1. Динамометры поверяют после выдержки их в помещении, где производится поверка, для принятия ими температуры окружающего воздуха (20±5) °С с относительной влажностью не более 80%.

2.2. При поверке динамометры, выпускаемые их производства и ремонта, подвергают внешнему осмотру для установления их соответствия требованиям технической документации, утвержденной в установленном порядке.

При внешнем осмотре динамометров, находящихся в эксплуатации, проверяют соответствие нанесенных на динамометре обозначений (товарный знак, обозначение динамометра, номер стандарта, предельная нагрузка, цена деления шкалы) с указанными в выпускном аттестате.

2.3. При проверке взаимодействия частей динамометра обращают внимание на то, чтобы подвижные части динамометра перемещались плавно, без рывков и заеданий. Корректор нуля должен свободно и плавно устанавливать стрелку отсчетного устройства на нулевую отметку шкалы.

2.4. Поверка при нагрузке и разгрузке динамометров.

2.4.1. Поверке подлежат все точки шкалы динамометра, имеющие числовые отметки, число которых должно быть не менее пяти, начиная с 0,1 верхнего значения нагрузки динамометра.

2.4.2. Динамометр подвергают предварительному обжатию в течение 5 мин под действием верхнего предельного значения нагрузки динамометра.

2.4.3. Проверка возвращения стрелки отсчетного устройства динамометра на нулевую отметку шкалы после обжатия и каждого разгружения динамометра;

а) невозвращение стрелки на нуль допускается в пределах 0,5 деления шкалы;

б) при невозвращении стрелки динамометра после обжатия в нулевую отметку шкалы на величину, превышающую 0,5 деления шкалы, допускается повторное обжатие динамометра. В этом случае при невозвращении стрелки на нуль на величину, превышающую 0,5 деления шкалы, поверка прекращается и динамометр бракуется;

в) после обжатия, а также после каждого разгружения динамометра, если стрелка не возвращается в нулевую отметку шкалы в пределах 0,5 деления шкалы, необходимо скорректировать стрелку с нулевой отметкой шкалы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.4.4. Поверка динамометра должна производиться при нагружении его до верхнего предела измерения и разгружения до нуля с остановками в поверяемых точках шкалы не менее трех раз.

2.4.5. Отсчеты нагрузок по шкале поверяемого динамометра производят при установившемся положении указательной стрелки и записывают в протокол поверки.

2.4.6. При поверке динамометра изменение значения нагрузки производят только в одном направлении, постепенно повышая или понижая ее. Перемена направления изменения нагрузки в ходе поверки не допускается.

2.5. Основную погрешность в процентах от верхнего предела измерений определяют по формуле

,

где — абсолютная основная погрешность, равная наибольшей (по абсолютному значению) разности между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины в поверяемой точке.

Для каждой поверяемой точки шкалы динамометра погрешность определяется раздельно для показаний при нагружении и разгружении.

Основная погрешность не должна превышать для:

Читайте также:  Растяжение мышц в икре

динамометров 1-го класса ±1%;

динамометров 2-го класса ±2%.

2.6. Поверка динамометра на силоизмерительной машине 2-го разряда

Поверяемый динамометр устанавливают на машине в захваты или соответствующие приспособления так, чтобы прилагаемое усилие было направлено вдоль оси приложения нагрузки динамометра. Массу динамометра уравновешивают, отсчетные устройства поверяемого динамометра и силоизмерительной машины устанавливают в нулевую отметку шкалы.

Динамометр подвергают предварительному обжатию под действием предельной нагрузки динамометра в течение 5 мин. После снятия нагрузки производят поверку возвращения указателя отсчетного устройства динамометра в нулевую отметку шкалы и окончательную установку его на нуль, если отклонения от нулевой отметки шкалы находятся в пределах 0,5 деления шкалы.

Затем производят плавное нагружение динамометра до верхнего предела измерения с остановками в поверяемых точках шкалы и плавное разгружение с остановками в тех же точках в обратном порядке.

Нагружение и разгружение динамометра производят не менее трех раз.

Правильность показаний динамометра определяют по п.2.5.

2.4.6, 2.5, 2.6. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.7. Поверка динамометра непосредственной нагрузкой образцовыми гирями 4-го разряда.

Проверку производят на установке, состоящей из балки с блоком, имеющей тормозное приспособление. Установка должна быть рассчитана на подъем динамометра и гирь, установленных на поддоне с подвесом. Масса подвеса и поддона суммируется с массой гирь и должна быть установлена заранее с такой же точностью, как и масса гирь, составляя вместе с гирями не более 0,1 значения верхней предельной нагрузки динамометра.

Для проверки положения стрелки отсчетного устройства относительно нуля динамометр присоединяют за серьгу и поднимают.

Затем динамометр опускают и для предварительного обжатия присоединяют второй серьгой к грузу, равному верхней предельной нагрузке динамометра, плавно поднимают и выдерживают в течение 5 мин.

Подвес с грузом опускают, отсоединяют и проверяют возвращение стрелки динамометра в нулевое положение.

Для нагружения динамометра при поверке точек шкалы его присоединяют к грузу, равному 0,1 значения верхней предельной нагрузки динамометра, и плавно поднимают. Произведя измерение первой точки, продолжают увеличивать нагрузку до следующей точки шкалы, помещая гири на поддон без ударов, нагружая динамометр до верхнего предела измерения.

Разгружение динамометра производят путем снятия гирь с поддона с остановками в тех же точках шкалы в обратном порядке.

Правильность показаний динамометра определяют по п.2.5.

2.8. Проверка динамометра после перегрузки

Динамометр нагружают силой, превышающей наибольший предел его измерения, в соответствии с ГОСТ 13837-79, при помощи силозадающих установок. Силозадающая установка должна быть снабжена силоизмерителем с погрешностью не более 2%. Динамометр выдерживают в нагруженном состоянии в течение 10-15 мин. Основную погрешность определяют по п.2.5 и она не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 13837-79.

2.9. Поверка динамометра путем сравнения его показаний с показаниями переносного образцового динамометра 3-го разряда

Поверяемый динамометр и динамометр 3-го разряда последовательно устанавливают на испытательную машину и нагружают машиной. Действительные значения нагрузок устанавливаются по показаниям образцового динамометра 3-го разряда. Показания испытательной машины во внимание не принимаются.

Поверка производится по п.2.6.

Аналогичные операции проводят в случае применения силозадающих установок с силоизмерительными приборами.

2.8, 2.9. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.9а*. Дополнительную погрешность динамометров, вызванную изменением температуры окружающей среды, определяют в последовательности, приведенной ниже: динамометр помещают в климатическую камеру; при температурах минус 10 °С и плюс 45 °С и номинальной нагрузке снимают показания поверяемого динамометра и определяют дополнительную погрешность. Она не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 13837-79.
_____________________
* Операцию проводят только при первичной поверке динамометра.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

2.10. Порог реагирования динамометра определяют при третьем нагружении при поверке первой и последней точек шкалы динамометра. При этом под воздействием дополнительной нагрузки, соответствующей 0,5 деления шкалы, стрелка динамометра должна перемещаться на расстояние не менее 0,4 деления шкалы.

2.11. Вариацию показаний динамометров определяют в процентах при нагрузке, равной 50% верхнего предела измерений по формуле

,

где — среднее значение силы при возрастании нагрузки;

— среднее значение силы при убывании нагрузки.

Вариация показаний не должна превышать абсолютного значения основной погрешности динамометра.

2.10, 2.11. (Измененная редакция, Изм. N 1).

3. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

3.1. При поверке динамометров ведут протокол, в который вносят показания в каждой точке шкалы динамометра.

3.2. На динамометры, удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, ставят поверительное клеймо или пломбу или выдают свидетельство.

3.3. На динамометры, поверенные на предприятии-изготовителе, выдают выпускной аттестат.

3.4. Динамометры, не удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, не клеймят и к эксплуатации не допускают.

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1985

Источник

Динамометром принято называть контрольно-измерительное устройство (прибор), который используется для измерения силы сжатия либо растяжения (в декаНьютонах), а также момента силы, измеряемого в килограммах силы.

Данные приборы существенно отличаются друг от друга по таким параметрам, как:

  • функциональная принадлежность;
  • предназначение;
  • конструкция силового звена изделия.

Этим обусловлено то, что значение измеряемого усилия, в зависимости от модели, может лежать в диапазоне: сотая доля Н – десятки тысяч КН. Очень распространенным устройством является медицинский динамометр.

Классификация динамометров. Конструкция классического динамометра

Устройство классического динамометра состоит всего из двух элементов: отсчётного и силового устройства. В процессе выполнения замера измеряемое усилие деформирует силовое звено. Значение деформации посредством электрического сигнала (вариант – путём механической его передачи) поступает на цифровое (в первом случае) или аналоговое (во втором) отсчётное устройство.

Читайте также:  Потенциальная энергия деформации растяжения

В зависимости от типа применяемого силового устройства и реализованного принципа его действия, динамометры подразделяют на:

  1. Электронные.
  2. Гидравлические.
  3. Механические:
    • пружинные;
    • рычажные.

В конструкции одного динамометра могут быть реализованы два принципа (типа) силовых устройств.

Динамометры механические

mehanichesky dinamometrПружинный механический – сила передаётся на пружину. В зависимости от назначения динамометра и направления приложения силы пружина при этом растягивается или сжимается. Возникающее значение упругой деформации пропорционально действующей силе.

Рычажный механический – в этом случае действующая сила деформирует сам рычаг. Величина полученной деформации регистрируется. Подобные приборы нельзя назвать точными. К тому же точность измерений существенно меняется в связи с изменением внешних температур.

Простейший общеизвестный пружинный динамометр, действующий на растяжение – «безмен». Простейший общеизвестный рычажный – динамометрический автомобильный ключ.

Динамометры гидравлические

Работа указанного прибора построена на принципе перемещения жидкости, находящейся в цилиндре, вовне за счёт воздействия силы, подлежащей измерению. Вытесняемая жидкость по специальной трубке поступает к аппарату, регистрирующему её количество.

Указанные приборы точнее механических аналогов, однако, существенно сложнее их в конструкционном плане, т.к. любая разгерметизация, либо неправильно выполненное дозирование жидкости, которая заправлена в прибор в процессе его изготовления, существенно сказывается на его точности.

Динамометры электрические

В указанной конструкции имеется два датчика. Один (основной) преобразует возникающую деформацию в электросигнал. Второй, дополнительный, усиливает сигнал, полученный из первого, и записывает его в ОЗУ. В качестве основных датчиков используются индуктивные, тензорезисторные, пьезоэлектрические или вибрационно-частотные. Весовая нагрузка деформирует датчик, в месте возникновения деформации возрастает сопротивление, что приводит к изменению силы тока. Последняя пропорциональна величине деформации и, соответственно, действующей на датчик силе. Модели электрических динамометров являются самыми высокоточными и обладают минимальными габаритами и весом.

Кроме классификации, приведённой выше, представленные на рынке динамометры подразделяют по их назначению на несколько больших групп, основными из которых являются:

  • медицинские динамометры;
  • образцовые динамометры.

Образцовые динамометры

Такое наименование присваивается эталонным приборам, главным назначением которых является измерение сил статического растяжения и сжатия, осуществляемое при проверках и ремонте испытательных машин и рабочих стендов. В состав такого динамометра входят датчик силы, который соединяется с цифровым измерителем.

dinamometr dk-140В качестве образцовых механических приборов следует назвать модели ДОРМ (на растяжение) и ДОСМ (на сжатие). Говоря об электронных моделях можно, в качестве типовых, назвать модели ДОРЭ (растяжение) и ДОСЭ (сжатие).

Динамометры указанной группы практически не зависят от изменения внешней температуры, обладают встроенными механизмами самодиагностики и имеют компенсацию от боковых нагрузок, реализуемую в автоматическом режиме.

Эти приборы имеют незначительную массу и габариты, высокую точность и долговечность.

Они оснащаются пользовательскими интерфейсами, цифровыми индикаторами и возможностью подключения к ПК.

Медицинские динамометры

Данные приборы являются узкоспециализированными. Они позволяют определять уровень работоспособности, выносливость и силу человека, дают представление о состоянии его мышц, помогают контролировать ход восстановления организма после травмы.

Приборы указанной группы подразделяются на:

  • становые;
  • ручные (кистевые).

Кистевой динамометр

dinamometr_izmereniya_1

Это диагностический прибор, используя который можно определить сжимающую силу, которой обладает рука человека. Динамометр кистевой применяется для замера входной и текущей оценки состояния верхних конечностей после перенесённой травмы, либо при возникновении нарушения их работы.

Используются указанные приборы не только физеотерапевтами. Их широко используют в МЧС, армии, иных силовых структурах. А в компаниях, которые занимаются оказанием экспедиторских и транспортных услуг, в секциях разнообразных единоборств и фитнес-клубах, у лиц, занимающихся спортом профессионально, кистевые динамометры используются в обязательном порядке в целях контроля проф. пригодности.

Медицинские ручные динамометры подразделяются на механические и электронные. Типичным представителем приборов первой группы можно считать динамометры серии ДК, второй – ДМЭР. Следует отметить, что существуют специальные модели детских динамометров. Среди изделий данной группы можно назвать ДМЭР-30-0,5.

Динамометры становые

dinamometr_stanovoi_DS-200

Данную группу составляют специализированные приборы, главным назначением которых является измерение сил различных мышечных групп, действие которых выпрямляет туловище человека. Приборы позволяют выполнять замеры силы всех мышц-разгибателей, отвечающих за это. Наиболее востребованными моделями динамометров данной группы являются ДС-500 и ДС-200.

Кистевой электронный динамометр ДМЭР-120-0,5 (медицинский)

dinamomentry-2

В качестве типичного изделия указанной группы рассмотрим данную модель динамометра.
Основное назначение данного прибора – определение силы мышц руки у людей, профессионально занимающихся спортом.

Параметры динамометра:

ПараметрЗначение
НПИ (декаНьютон)120
НмПИ (декаНьютон)2
Дискретность отсчёта и цена поверочного деления (декаНьютон)0,5
Автоматическое отключение (минут)1
Погрешность НПИ (процентов)2,5
Установка нуля в автоматическом режимеДа
Автономный источник питания3*ААА (1,5В)
Размеры прибора (мм)160*70*30
Масса (кг)0.250 (+/- 0,1)
Рабочие температуры (градус)+10/+40

dinamometr_stanovoi

Наиболее широко востребованными изделиями указанной группы являются медицинские ручные и становые динамометры. Изделия входят в обязательные комплекты дошкольных и школьных учреждений, спортивных секций и фитнес – клубов, медицинских реабилитационных центров и санаториев.

Источник