Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Системы Методы Технологии. И.В. Антонов и др. Разработка методов … 2019 № 3 (43) с. 44-50 45 to theoretically justify methods for assessing the design parameters of the sensor, namely: the size of the sensing element and the cam, the stiffness of the coil spring. The geometric dimensions of the sensitive element (elastic cantilever beam of equal cross section) were determined from the condition of ensuring sufficient sensitivity when measuring small displacements and eliminating residual deforma- tions with maximum deflection of the free end of the beam. As a result, a relation was derived with respect to any of the three parame- ters (length and thickness of the beam, place of the stick of the strain gauge), depending on what conditions are imposed on their limita- tions when developing the sensor. The cam profile was carried out according to the law of the Archimedes spiral, which provides a di- rectly proportional relationship between the angle of rotation of the cam and an increase in its radius, therefore, direct proportionality between the normal deflection of the free end of the sensing element (beam) and the angle of rotation of the cam. The coefficient of ri- gidity of the coil spring and, consequently, its size is determined by the co-location of the natural frequency of the dynamic system of the sensor with the frequency of the measured oscillations. The developed oscillation sensor was implemented in metal and showed in the process of experimental studies the high accuracy of measuring shock absorber parameters. Keyword: automobile hydraulic shock absorber; car suspension; vibration sensor; sensitive element; cantilever beam; strain gauge; cam; coil spring; cantilever beam deflection equation; equation of free oscillations of a dynamic sensor system. Введение В процессе экспериментальных исследований авто- мобильных шин, элементов подрессоривания и вибро- защиты (листовые рессоры, гидравлические амортиза- торы и резиновые виброизоляторы) с использованием универсального шинного стенда, стенда комплексного нагружения и гидропульсационного стенда возникла острая необходимость в создании универсального дат- чика, максимально приспособленного к условиям кон- кретного стенда и конкретного объекта измерений, а также обладающего рядом специфических требований. Изначально применявшийся для измерения линей- ных перемещений и низкочастотных колебаний датчик позаимствован из самолетного оборудования, чувстви- тельным элементом которого был проволочный круго- вой реохорд (рис. 1). Рис. 1. Схема датчика реохордного типа: 2 — ось; 3 — спиральная пружина; 6 — шкив; 7 — гибкий тросик; 9 — ползунок; 10 — проволочный реохорд; 11 — разъем; 1 , 4 , 5 , 8 , 12 , 13 , 14 — элементы силовой конструкции Наличие подпружиненного шкива с гибким тросом обеспечило измерение с удовлетворительной точно- стью не только линейных перемещений до 200 мм, но и амплитуд колебаний объекта исследования до 3 Гц. Кроме того, наличие гибкого тросика упрощало конст- рукцию узла связи. К недостаткам датчика реохордного типа можно от- нести резкое снижение точности измерений при увели- чении частоты колебаний объекта свыше 5 Гц, а также зависимость коэффициента преобразования датчика от величины питающего напряжения от аккумуляторной батареи. Другим прототипом разрабатываемого датчика ко- лебаний стал датчик тензометрического типа, создан- ный в Институте НАМИ (рис. 2). Рис. 2. Схема датчика тензометрического типа НАМИ: 1 — корпус; 2 — упругая пластинка с наклеенными проволочны- ми тензорезисторами; 3 — поводок; 4 — рычаг.