В чем измеряется динамометр


Динамометр - это... Что такое Динамометр?

Динамометр общего назначения на 400кН

Динамо́ме́тр (от др.-греч. δύναμις — «сила» и μέτρεω — «измеряю») — прибор для измерения силы или момента силы, состоит из силового звена (упругого элемента) и отсчетного устройства. В силовом звене измеряемое усилие вызывает деформацию, которая непосредственно или через передачу сообщается отсчётному устройству. Существующими динамометрами можно измерять усилия от долей ньютонов (н, долей кгс) до 20 Мн (2000 тс). По принципу действия различают динамометры механические (пружинные или рычажные), гидравлические и электронные. Иногда в одном динамометре используют два принципа.

История создания прибора

Первыми приборами для измерения силы стали весы, первое изображение которых было напечатано в 1726 году. Около 1830 года Сальтер предложил более удобное устройство: для измерения силы в нём использовалась пружина, которая растягивалась грузом. Ещё раньше Ренье изобрёл динамометр с циферблатом, в которoм использовалась кольцеобразно замкнутая пружина. Более поздними изобретениями являются нажим Прони и динамометры Томсона, Геффнер-Альтенека, Броуна и Межи[1].

Принцип действия

Пружинные весы

Существует несколько типов динамометров: механические динамометры (рычажные и пружинные), а также гидравлические и электрические.

Механический динамометр

Существует два вида механических динамометров: пружинный и рычажный. В пружинном динамометре сила или момент силы передаётся пружине, которая в зависимости от направления силы сжимается или растягивается. Величина упругой деформации пружины пропорциональна силе воздействия и регистрируется. В рычажном динамометре действие силы деформирует рычаг, величина деформации которого после регистрируется.

Гидравлический динамометр

Действие гидравлического динамометра основано на вымещении измеряемой силой жидкости из цилиндра. Под давлением жидкость поступает по трубке к записывающему аппарату и регистрируется.

Электрический динамометр

Электрический динамометр состоит из датчика, который преобразует деформацию от воздействия силы в электрический сигнал и дополнительного датчика, который усиливает и записывает электрический сигнал первого датчика. Для преобразования силы или момента силы в деформацию используются индуктивные, пьезоэлектрические, тензорезисторные и вибрационно-частотные датчики сопротивления. Под действием силы датчик деформируется и токи моста сопротивления изменяются. Сила электрического сигнала прямо пропорциональна деформации элемента и в итоге силе воздействия. Второй датчик усиливает сигнал и записывает его для последующей обработки.

Примеры повседневного использования

В повседневной жизни прибор используется для измерения силы сжатия створок автоматически закрывающихся систем, таких как двери автобусов, трамваев, вагонов поездов, метро, а также двери пассажирских и грузовых лифтов, гаражные ворота, автомобильные окна, сдвигающиеся люки на крыше и так далее. Так как все эти системы могут в случае неправильной юстировки стать причиной травм, разработаны и внедрены технические нормы, определяющие предельные значения сил сжатия в закрывающихся системах. Данные нормы[2] обязательны во всех странах Европейского союза, а также используются в США, Японии, Китае, Саудовской Аравии, Австралии и других странах мира.

См. также

  • Закон Гука
  • Модуль Юнга
  • Месдоза
  • Ручные пружинные весы

Примечания

dic.academic.ru

Динамометр

Динамометр (силомер) — прибор, предназначенный для измерения сил. Действие такого прибора основано на том, что упругие деформации пропорциональны прикладываемым силам.

На рис. 109 показан динамометр, используемый в школах при выполнении лабораторных работ по физике. Он состоит из пружины 1, один конец которой прикреплен к основанию 2. К другому концу пружины прикреплена стрелка 3 и проволока 4 с крючком па конце. На основание 2 нанесена шкала 5, пользуясь которой можно определить силу, растягивающую пружину. Отметка «0» на шкале соответствует нерастянутому состоянию пружины. Этот динамометр предназначен для измерения сил в ньютонах. Об атом свидетельствует буква Н (или N) над шкалой.

На шкалы динамометров цифры нанесены только против некоторых штрихов. Как же узнать значения деформирующих пружину сил, если стрелка динамометра не совпадает с оцифрованным штрихом? Для этого нужно прежде всего узнать цену деления шкалы прибора (т. е. на сколько изменяется значение силы, когда стрелка смещается на одно деление – расстояние между двумя соседними штрихами). После этого подсчитывают число делений между двумя соседними оцифрованными штрихами. Например, на рис. 109 между штрихами, около которых стоят цифры 2 и 3, находится 10 делений. Следовательно, цена деления этого динамометра равна (3 – 2) / 10 = 0,1 Н на деление. Стрелка динамометра отстоит на 4 деления от штриха с цифрой 2. Поэтому модуль деформирующих пружину сил равен 2 Н + 4 · 0,1 Н = 2,4 Н.

Найденное значение силы упругости не является истинным. Динамометр, как и всякий прибор, имеет погрешность. В паспорте школьного динамометра, рассчитанного на измерение сил в пределах от 0 до 5 Н, говорится, что погрешность прибора Δпр = 0,05 Н в любом месте шкалы. С учетом погрешности отсчета, равной Δо = 0,05, получаем, что общая погрешность Δ = Δпр + Δо = 0,10 Н. Следовательно, истинное значение измерешюй силы лежит в промежутке от (2,40 - 0,10) Н = 2,3 Н до (2,40 + 0,10) Н = 2,5 Н. Кратко результат измерения силы можно записать в виде: 2,3 Н ≤ F ≤ 2,5 Н.

На рисунке 110 показан медицинский динамометр для измерения мускульной силы руки при сжатии кисти в кулак. Имеются динамометры (рис. 111), на шкалы которых нанесены деления, позволяющие измерять массу подвешиваемого тела непосредственно в килограммах (или других единицах измерения массы).

Когда динамометр с подвешенным телом покоится относительно Земли, динамометр показывает вес тела. При этом вес тела по модулю пропорционален его массе (P = m · g). Это и позволяет задать цену деления шкалы динамометра в единицах массы, а сам прибор использовать для измерения массы.

Промышленность выпускает динамометры, предназначенные для измерения сил от сотых долей ньютона до нескольких десятков килоньютонов. На рис. 112 показан так называемый тяговый динамометр.

Итоги

Динамометр – прибор для измерения сил.

Принцип действия динамометров основан на однозначной зависимости модуля упругих деформаций от модуля деформирующих сил.

Точность измерения сил определяется погрешностью динамометра, которая указывается в паспорте прибора.

Вопросы

  1. Что такое динамометр? На чем основан принцип действия динамометра?
  2. Как изготовить простейший динамометр и отградуировать его?
  3. Как определить погрешность измерения сил динамометром?

Упражнения

1. Определите массу гири, показанной на рис. 109. Указание: модуль ускорения свободного падения считайте равным 10 м/с2. Погрешность динамометра Δ = 0,10 Н.

2. Определите модуль силы, с которой трактор, показанный на рис. 112, тянет прицеп. Указание: погрешность тягового динамометра считайте равной цене деления между соседними штрихами на его шкале.

* 3. На рис. 113 представлен современный цифровой динамометр с подвешенной гирей массой 2 кг. Штатив, на котором закреплен динамометр, стоит на полу лифта. Найдите ускорение лифта в момент фотографирования, если в неподвижном лифте на шкале динамометра были цифры 2,00, а в движущемся – 2,50.

4. Возьмите несколько бытовых динамометров разных конструкций. Определите для каждого прибора пределы измерения и цену деления шкалы. Проведите взвешивание одного и того же тела разными динамометрами. Сравните результаты с учетом погрешности измерений.

5. Приготовьте напольные весы. Установите их в кабине лифта, стоящего на первом этаже, встаньте на них и зафиксируйте показание. Нажмите кнопку верхнего этажа, наблюдайте за изменением показаний весов в моменты, соответствующие: а) началу разгона лифта; б) равномерному движению; в) началу торможения перед остановкой. Объясните причины изменений в показаниях весов. Повторите эксперимент при спуске лифта с верхнего этажа на первый. Сопоставьте результаты экспериментов, объясните различия.

phscs.ru

Что измеряют с помощью динамометра?

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!

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.

Смотрите также:
  • Назначение электрического счетчика
  • Секционная мебель
  • Универсально-разборная мебель
  • Как выбрать надежную входную дверь?
  • Чем можно обработать стены от плесени?
  • Требования предъявляемые к освещению
  • chudoogorod.ru

    Виды динамометров, используемых в медицине

    Современные медицинские динамометры представляют собой устройства контрольно-измерительные, которые достаточно широко применяются в медицине для замера у человека момента силы (измеряется в килограммах силы – kgf) или сил сжатия/растяжения (единица измерения – ньютон).

    Конструкция указанного прибора позволяет проводить данные замеры самостоятельно.

    Понятие динамометров, их виды, типы, области применения

    Принцип работы динамометра основан на физическом законе Гука, гласящем, что деформация, которая возникает в любом упругом теле (например, пружине), прямо пропорциональна усилию, приложенному к указанному телу (напряжению). Согласно указанному закону в качестве противодействия силе деформации в теле возникает сила упругости, которая стремится вернуть телу первоначальную форму и размеры. Различают электронные и механические динамометры.

    Самый простой механический динамометр состоит всего из двух элементов: счётного и силового устройства.

    Прикладываемое к прибору усилие деформирует силовое звено последнего. Посредством сформировавшегося при этом механического или электрического сигнала деформация транслируется на отсчётное звено.

    Звено может быть как аналоговым, так и цифровым.

    По показаниям динамометра можно делать выводы о величине силы, прикладываемой человеком для деформации пружины прибора.

    Динамометры медицинские электронные и механические. Принцип действия и характеристики

    В настоящее время на рынке представлены медицинские динамометры нескольких типов:

    • электронные;
    • гидравлические;
    • механические: пружинные и рычажные.

    Иногда встречаются отдельные модели, в конструкции которых реализовано сразу обе конструкции упомянутых выше силовых устройств.

    1. Наиболее часто в медицинских целях используются следующие типы динамометров. Пружинный механический – усилие в таком приборе передаётся пружине, которая, воспринимая его, растягивается или сжимается. Величина возникающей при этом силы упругости пропорциональна величине прилагаемого воздействия (эспандер, простейший безмен).
    2. Рычажный механический – в указанной конструкции для передачи деформирующего усилия использован рычаг. Показания, выдаваемые динамометром, регистрируют значение деформации. Этот принцип используется в динамометрических автомобильных ключах. Точность показаний механических динамометров существенно зависит от внешней температуры.
    3. Гидравлический – прибор измеряет силу, с которой из гидроцилиндра выдавливается жидкость. Далее она движется по специальной трубке и поступает на датчик записывающий, который регистрирует точное количество поступившей жидкости. Эта конструкция динамометра существенно точнее двух первых вариантов, но сложнее в производстве и, следовательно, дороже. Точность показаний находится в прямой зависимости от герметичности изделия и точности дозирования жидкости.
    4. Электрический – деформирующее усилие, действующее на датчик, преобразуется в сигнал электрический. Указанные динамометры имеют ещё один датчик, усиливающий сигнал, принятый первым, и фиксирующий его значение в памяти прибора.

    В электрических динамометрах используются датчики разных типов. Датчик, деформируясь, увеличивает сопротивление, что изменяет значение силы тока.

    На выходе получается, что сила, действующая на датчик, прямо пропорциональна силе электрического сигнала, формируемого прибором.

    Динамометры ручные медицинские

    В спортивной медицине широко применяются динамометры ручные (кистевые) и динамометры становые. Целью их использования является определение выносливости организма человека, его силы и работоспособности.

    В результате с высокой степенью точности можно делать выводы о состоянии мышц человека.

    Динамометры ручные используются для того, чтобы определить мышечную силу, которой обладают пальцы рук. Для этого человек сжимает ручной динамометр своей кистью. Этим объясняется второе наименование указанных изделий – кистевой динамометр.

    Прибор востребован физеотерапевтами, которые с помощью полученных с его использованием результатов могут в динамике оценить восстановление указанной силы после полученной травмы.

    Кистевые динамометры широко используются в транспортных и экспедиторских компаниях, как один из тестов при приёме нового сотрудника, в силовых структурах и профессиональных спортивных организациях.

    На рынке представлены кистевые эспандеры и в механической, и в электронной версии.

    Становые динамометры позволяют выполнить тестирование практически всех групп мышц, которые разгибают и сгибают корпус человека, на выносливость и статическую силу.

    Внешний вид станового динамометра напоминает ножной эспандер. Прибор состоит из следующих элементов:

    • рукоятка;
    • трос с датчиком;
    • подставка под ноги;
    • считывающее устройство;
    • измерительный прибор.

    Измерение значения мускульной силы на динамометре проводится для контроля общего физического развития человека любого возраста.

    На сегодняшний день наиболее популярными являются модели динамометров, которые рассматриваются ниже.

    Кистевые механические динамометры: ДК-140, ДК-100, ДК-50 и ДК-25

    Цифры в названии указывают на верхний предел диапазона измерений (соответственно от 140 до 25 деканьютонов).

    Простейшие пружинные механические изделия, используемые для измерения показателя мышечной силы у человека любого возраста. Применяются в диспансерах, поликлиниках, клинических и санаторных учреждениях, в спортивных секциях.

    Принципы их работы, размеры и форма отличаются весьма незначительно. Основная разница – в диапазоне возможных измерений.

    Технические характеристики

    ДК-25 ДК-50 ДК-100 ДК-140
    Диапазон измерений, даН 3-25 5-50 10-100 20-140
    Предел допускаемой погрешности, даН 0,75 1,50 3,00 4,00
    Цена деления, даН 0.5 1,0 2,0 2,0
    Габаритные размеры, мм 125×50×25 135×50×25 145×50×25 145×50×25
    масса, г 170 290 245 250

    Среди электронных кистевых динамометров наибольшим спросом пользуются модели ДМЭР-120 и ДМЭР-30.

    Применяются они в стационарах и поликлиниках, а также в школьных мед. кабинетах. Кроме этого, приборы весьма востребованы в спорте (любительском и профессиональном).

    ДМЭР-120 это модель, рассчитанная на взрослого человека. Прилагаемая мышечная сила трансформируется в сигнал электрический, который обрабатывается микропроцессором. Результаты выводятся на ЖК табло. Некоторые модели имеют выносные индикаторы.

    ДМЭР-30 – это динамометр для детей среднего и старшего возраста.

    Динамометры кистевые электронные основные характеристики

    ДМЭР-120-0,5 ДМЭР-30-1
    Наибольший предел измерения [НПИ] (даН) 120 30
    Наименьший предел измерения [НмПИ] (даН) 2 2
    Цена поверочного деления и дискретность отчета(даН) 0,5 0,5
    Предел допускаемой погрешности от НПИ (%) 2,5
    Время отключения питания при не использовании, не более (мин) 1
    Время фиксирования величины измерения на табло (сек) 3
    Автоматическая установка нуля Есть Нет
    Автономное батарейное питания AAA 1,5 B CR-2032 3B
    Рабочий диапазон температур (оС) +10 до +40 +10 ддо +35

    Становые динамометры ДС-200, ДС-500, ДС-300

    Данные медицинские динамометры позволяют проводить замеры в диапазоне от 20 до 500 даН. Корпуса указанных динамометров выполнены из силумина с лаковым покрытием, пружина – никелированная сталь. Имеется специальное зеркало, предназначенное для отслеживания показаний прибора испытуемым в момент, когда он прилагает к динамометру мышечные усилия.

    Динамометры указанных конструкций используются:

    • в специализированных ортопедических клиниках на сеансах лечебной физкультуры;
    • при отборе и обследовании спортсменов;
    • при выполнении обследования рабочих в рамках оценки физиологии труда; в клиниках неврологической направленности;
    • в лабораториях и НИИ.

    Характеристики динамометров становых

    ДС-200 ДС-300 ДС-500
    Диапазоны измерений, даН 20-200 30-300 50-500
    Цена деления шкалы, даН 2 3 5
    Масса динамометра без комплекта принадлежностей не более, кг: 1,8
    масса динамометра с комплектом принадлежностей не более, кг: 5,5

    Этот прибор важен для выполнения таких важных наблюдений, как контроль динамики развития подростков и детей. Полученные результаты позволяют на ранних стадиях определять проблемы с осанкой и позвоночником.

    Характеристики моделей медицинских динамометров, упомянутых в настоящей статье, приведены в сводных таблицах.

    Использование медицинских динамометров позволяет осуществлять более качественную профилактику состояния здоровья человека в любом возрасте и своевременно применять необходимые методики лечения и коррекции.

    Правильный выбор требуемой модели можно сделать только после консультации с врачом.

    Поделиться:

    Нет комментариев

    kilogramus.ru


    Смотрите также