اندازه گيری نيرو، گشتاور و کرنش

صفحه 1:
اندازه گیری نیرو, گشتاور و گرنش Force, Torque and Strain Measurements 

صفحه 2:
روشها * مکانیکی - استفاده از خاصیت فنری اجسام ( در محدوده کشسان) — استفاده از توازن نیروها ( اهرم بندی» چرخدنده) - تبدیل نیرو به فشار ( فشار سنج ها) * الکتریکی "۳ - استفاده از خاصیت پیزو الکتریک ( نیرو سنج کریستال پیزو الکتریک) - کرنش سنج مقاومت حساس ( استرین گیج) - تبدیل نیرو به جابجايي ( مثل “00041)را) 

صفحه 3:
استفاده از خاصیت کشسانی ‎alual‏ ‏. جسم کشسان در اثر اعمال نیرو تغییر طول می دهد ( اجسامی مثل تیرهاء میله ها ....) + مقدار تغییر طول (جایجایی را می توان اندازه گرفت) ۰ | 3 AE 

صفحه 4:
۲ فنر ساده ولد مثل ترازو های فنری Stretched ا ی سب میم ‎Equilibrium‏ ‏مر ع ری ‎Compressed‏ با 

صفحه 5:
۳- تير یک سر د رگیر ‎(Contlever Beauv)‏ 7 e 171 

صفحه 6:
(Phot provi wher ‏حلقه کشسان‎ -€P 

صفحه 7:
روشهای اندازه گیری خیز ناشی از اعمال نیرو 0- استفاده از روشهای مکانیکی مثل عم 1ا) - روشهای الکترومکانیکی - مبدل پیزو الکتریک ‎x‏ ‎LOOT —‏ 

صفحه 8:
آرایش استرین گیج (روزت) برای اندازه گیری کرنش (تنش) * وقتی تنها تتش در یک جهت مورد بررسى قرار مى كيرد * هزینه کمتر (به صورت تک ارزانتر از لج9) و ‎(Pricxid‏ ‎naar Sram Gage‏ 2 |11 »موقعی استفده مى شود كه بخواهيم تنش های اصلی را مورد بررسی قرار دهیم و محورهای |= ۳ اصلی مشخص باشند O80" T Rosette آرایش های سه محوری موقعی استفاده مى شوند که تتش های اصلی مورد نظر بائد و مده سودي 20:2 محور هاى اصلى مشخص نباشد ‎a ace,‏ ی ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 9:
| Bites 1 وه و وه تشد توت ‎‘nade‏ ۱ elles ey) + ‏ره مرن‎ Bete), F mein DAL 20 w) ۲ wes —lle,- 63)? #06, ‏یه‎ ‎201+ ۸( 0 زاویه ای که تتش حداکثر است ۳ - و2 Tarp = دو جراب بنتگی به کرتثل های اندازه گیری ده 

صفحه 10:
(0°-60"-120" Dela Rosette 520+ ‏و‎ 5 Z| Canta = ‏وه + تلود سوه + ثليه ره‎ - ea)? og, atleitestes) , V2E na nin =a ay 3a a) _ ‏28لا‎ max 31+ ) V5 2) دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری ده = ‎Tarp‏ 1 5 ره مرها + تلو ديم + قلي يهأ 2 [Ces ~ €:)? + (6q~ es) #65 ‏ره‎ 

صفحه 11:
تعیین 8 در ارایش ها - 9 در ربع اوللگر: - 9 در ربع دوم اگر: دلتا - در ربع اول اكر: - در ربع دوم وع + رع < رع 2 6 +* رع 3 1 ع 2 و© < وع وه > وع 

صفحه 12:
مثال نوع آرایش: مستطیلی جنس : ورق فولادی با 20660) اد و ۱-۰۳ کرنش ‎cle‏ اندازه گیری شده: لا ۵000+ ۷ بل 6۳0 +عیع ۷ ‎Ve 9= OO u icc‏ جواب: وكير 090 حيع :كاسن 660 حيء ۷ ‎6,,=COO psi‏ 9 02990 ‎eu.‏ 006.6 00 ۷۵2060 در ربع اول یعنی ۱۶۸ انتخاب می شود چون ©/(ن8 *,8) <ی6 است 

صفحه 13:
LOOT Diaphragm Dish iaphragm Pex Pexté Pref * Gonna) ont sarees 

صفحه 14:
اندازه گیری گشتاور و توان تعریف: - مقدار تمایل و توانایی نیرو برای چرخاندن جسمی که تحت اثر آن نیرو قرار دارد؛ حول یک محور واحد: - حاصل ضرب نیرو در ‎(Der abel‏ اثر گشتاور - ایجاد پیچش در (محور) اندازه كيرى گرانتر از دما و فشار 

صفحه 15:
اندازه گیری گشتاور از طریق اندازه گیری تغییر شکل زاویه ای (بیچش) روش غير جذبى جهت اندازه كيرى نياز به حلقه هاى لغزان جهت اعمال ولتاز و كرفته خروجى بل وتسون 

صفحه 16:
اندازه گیری گشتاور از طریق ترمز پرونی ۶ بر اساس معادل مکانیکی حرارت Tension balance 7 ‏روش جذبی‎ Flywhee!(W turns/s) اعمال بار با سفت کرده طناب Torque-(Mg- T)R Power21NM¢ T)R 

صفحه 17:
۰ دینامومتر هیدرولیگی] نیرو سنج ‎(Prowde‏ بر اساس تبدیل كار به كرما واسطه آب است در اثر اصطکاک دمای آب بالا می رود گشتاور بکمکک نیرو سنج بدست می آید بهتر از پرونی 

صفحه 18:
نیرو سنج جریان فوکو (ادی) متشکل از روتور و استاتور رتور به صورت قطب های مغناطیسی کوپلینگ مغناطیسی بین روتور واستاتور نوع جذبی » نیاز به خنک کردن استاتور روی یاتاقان که می تواند بچرخد تنظیم گشتاور نیرو از طریق کنتر ل تحر یک میدان مغناطیسی, ‘600hp Feldy Current ‏وگ‎ 

صفحه 19:
دینامومتر جریان مستقیم از نوع گهواره ای * مولد از نوع شنت با تحریکک جداگانه خروجی با اتلاف توان در مقاومت ها * از نوع جذبی 

صفحه 20:
ترانسدیوسر گشتاور له ‎Porgue‏ غير جذبى اندازه گیری بر مبنای اندازه گیری کرنش برشی در اثر پیچش مناسب برای اندازه گیری مصرف کننده عیب اصلی نیاز به حلقه های لغزان 6155 ‎Gly‏ منبع تغذیه و ابزار دور سنجی در شافت چرخان کرنش ها تحت زاویه ۴۵ درجه ظاهر می شوند عدم نصب استرین گیج تحت زاویه ۴۵ درجه اندازه گیری ها تحت تاثیر خمش و تتشهای محوری قرار می گیرند 

صفحه 21:
حسگر های متفرقه گشتاور 35 ناظر 0 ‎٠‏ میله های پیچشی -نورى 3 خازنی | * مغناطیسی غير تماسی - گشتاور باعث تنش می شود بعضی مواد فرو مغناطیس نفوذپذیری مغنایطسی آنها تحت تتش تغییر می کند (کشش مغناطیسی) مثل فولاد ها 

صفحه 22:
متشکل از 0 سیم پیچ (روی هسته ای با چهار بازو) بعنوان یک ترانس اولیه وسط و ثانویه ها بازو های کنر تحریک توسط جریان 6900 در اولیه ثانویه ها بصورت پل وتسون و روی خطوط 439 درجه در حالت بدون بار تعادل در ثانویه و قرائت صفر شکل ۱۳-۷ سنسور گشتاور کشش مفناطیر 

صفحه 23:
ترانسدیوسر گشتاور بر اساس موچ اگوستیگ سطحی * امواج سطحی موسوم به رایلی در طول سطح یک محیط ایزوتروپیکك الاستیک (خواص یکسان در هر جهت) منتشر می شوند ۰ب اعمال گشتاور و ایجاد تنش شکل الکترود ها ی 260) تغیبر می کند * ف رکانس تفیبر می کند * برای اندازه گیری نیاز به ذو 90900 تحت زاويه 44 درجه است 

گشتاور و کرنش،اندازه گيری نيرو Force, Torque and Strain Measurements روشها • مکانيکی – استفاده از خاصيت فنری اجسام ( در محدوده کشسان) – استفاده از توازن نيروها ( اهرم بندی ،چرخدنده) – تبديل نيرو به فشار ( فشار سنج ها) • الکتريکی – استفاده از خاصيت پیزو الکتريک ( نيرو سنج کريستال پيزو الکتريک) – کرنش سنج مقاومت حساس ( استرين گيج) – تبديل نيرو به جابجايي ( مثل )LVDT استفاده از خاصيت کشسانی اجسام .1جسم کشسان در اثر اعمال نيرو تغيير طول می دهد ( اجسامی مثل تيرها ،ميله ها ).... • مقدار تغيير طول (جابجايی را می توان اندازه گرفت) ‏AE ‏F ‏y ‏L ‏F ‏L ‏y  -2فنر ساده F=ky مثل ترازو های فنری )Cantilever Beam( تير يک سر درگير-3 L F y F 3EI 3 L y Elastic proving wheel حلقه کشسان-4 Ebt3 F y 3 9.42r روشهای اندازه گيری خيز ناشی از اعمال نيرو -1استفاده از روشهای مکانيکی مثل Dial gauge -2روشهای الکترومکانيکی – مبدل پيزو الکتريک – LVDT – استرين گيج آرايش استرين گيج (روزت) برای اندازه گيری کرنش (تنش) * وقتی تنها تنش در يک جهت مورد بررسی قرار می گيرد * هزينه کمتر (به صورت تک ارزانتر از Biaxialو ) Tri axial • موقعی استفاده می شود که بخواهيم تنش های اصلی را مورد بررسی قرار دهيم و محورهای اصلی مشخص باشند آرايش های سه محوری موقعی استفاده می شوند که تنش های اصلی مورد نظر باشد و محور های اصلی مشخص نباشد روزت مستطيلی 3 2 1  max, min  1   3 2 1  ( 1   2 )2  ( 2   3)2 2  1 2  1 2 2 E( 1   3) E   ( 1   2 )2  ( 2   3)  2(1  ) 2(1  ) 1 E 2 2 2 (1   2)  ( 2   3)   max  2(1  ) زاویه ای که تنش حداکثر است 2 2   1   3 Tan2  1   3 دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری شده  max, min  روزت دلتا  max, min  1   2   3  max, min  3 2  ( 1   2 )2  ( 2   3)2  ( 3   1)2 3  1 2  1 2 2 E( 1   2   3) 2E   ( 1   2 )2  ( 2   3)2  ( 3   1) 3(1  ) 3(1  ) 2E  max  ( 1   2 )2  ( 2   3)2  ( 3   1)2 3(1  )  3( 3   2 ) Tan2  2 1   2   3 1 2  دو جواب بستگی به کرنش های اندازه گیری ده  تعیین θدر ارایش ها • مستطیلی – θدر ربع اول اگر: – θدر ربع دوم اگر: • دلتا ‏1   3 2 ‏2  ‏1   3 2 ‏2  – در ربع اول اگر: ‏3  2 – در ربع دوم ‏3  2 مثال • نوع آرايش :مستطيلی • جنس :ورق فوالدی با psi E=29e6و =0.3 • کرنش های اندازه گيری شده: ‏1=+500  in/in ‏2=+ 400 in/in ‏ 3=-100  in/in • جواب: ‏max= 561  in/in: min= -161  in/in ‏max=16330 psi: min=230 psi ‏=16.8 OR 106.8 deg. • در ربع اول يعنی 16.8انتخاب می شود چون 2> (1+ 3)/2است ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ LVDT اندازه گيری گشتاور و توان • تعريف: – مقدار تمايل و توانايي نيرو برای چرخاندن جسمی که تحت اثر آن نيرو قرار دارد ،حول يک محور • واحد: – حاصل ضرب نيرو در فاصله ))Nm • اثر گشتاور – ايجاد پيچش در (محور) • اندازه گیری گرانتر از دما و فشار اندازه گيری گشتاور از طريق اندازه گيری تغيير شکل زاويه ای (پيچش) ) G(ro4  ri4 ‏M(T)  ‏ 2L اندازه گيری کرنش در زاويه 45درجهMro ‏ ) G(ro4  ri4 ‏ 45 ‏ روش غیر جذبی جهت اندازه گیری نیاز به حلقه های لغزان جهت اعمال ولتاژ و گرفته خروجی پل وتسون اندازه گيری گشتاور از طريق ترمز پرونی • بر اساس معادل مکانيکی حرارت روش جذبی اعمال بار با سفت کرده طناب ‏Torque(Mg T)R ‏Power2N(Mg T)R دينامومتر هيدروليکی) نيرو سنج ) froude • • • • • بر اساس تبديل کار به گرما واسطه آب است در اثر اصطکاک دمای آب باال می رود گشتاور بکمک نيرو سنج بدست می آيد بهتر از پرونی نيرو سنج جريان فوکو (ادی) • • • • • • متشکل از روتور و استاتور رتور به صورت قطب های مغناطيسی کوپلينگ مغناطيسی بين روتور واستاتور نوع جذبی ،نياز به خنک کردن استاتور روی ياتاقان که می تواند بچرخد تنظیم گشتاور نیرو از طریق کنترل تحریک میدان مغناطیسی دينامومتر جريان مستقيم • • • • از نوع گهواره ای مولد از نوع شنت با تحريک جداگانه خروجی با اتالف توان در مقاومت ها از نوع جذبی ترانسديوسر گشتاور Torque Transducer • • • • • • غير جذبی اندازه گيری بر مبنای اندازه گيری کرنش برشی در اثر پيچش مناسب برای اندازه گيری مصرف کننده عيب اصلی نياز به حلقه های لغزان ، Slip Ringمنبع تغذيه و ابزار دور سنجی در شافت چرخان کرنش ها تحت زاويه 45درجه ظاهر می شوند عدم نصب استرين گيج تحت زاويه 45درجه اندازه گيری ها تحت تاثير خمش و تنشهای محوری قرار می گيرند متفرقه گشتاور های حسگر منبع نور 2 ناظر1 • ميله های پيچشی – نوری – خازنی ‏T • مغناطيسی غير تماسی – گشتاور باعث تنش می شود – بعضی مواد فرو مغناطيس نفوذپذيری مغنايطسی آنها تحت تنش تغيير می کند (کشش مغناطيسی) مثل فوالد ها متشکل از 5سیم پیچ (روی هسته ای با چهار بازو) بعنوان یک ترانس ااولیه وسط و ثانویه ها بازو های کنر تحریک توسط جریان ACدر اولیه ثانویه ها بصورت پل وتسون و روی خطوط 45 درجه در حالت بدون بار تعادل در ثانویه و قرائت صفر در پل ترانسديوسر گشتاور بر اساس موج اکوستيک سطحی )Surface Acoustic Wave (SAW • امواج سطحی موسوم به رايلی در طول سطح يک محيط ايزوتروپيک االستيک (خواص یکسان در هر جهت) منتشر می شوند • با اعمال گشتاور و ايجاد تنش شکل الکترود ها ی SAWتغيير می کند • فرکانس تغيير می کند • برای اندازه گيری نياز به دو SAWتحت زاويه 45درجه است