zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2026-92-6-79-88zldm-2861Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬTESTING OF STRUCTURE AND PARAMETERS. MECHANICAL TESTING METHODSЭкспериментальная настройка измерительных модулей датчиков контроля осевых усилий с учётом фактических диапазонов измеренийExperimental adjustment of the measuring modules of axial force monitoring gauge, taking into account the actual measurement rangesБурнышеваТ. В.BurnyshevaT. V.

Татьяна Витальевна Бурнышева 

630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, д. 20.

Tatiana V. Burnysheva 

20, prosp. K. Marksa, Novosibirsk, 630073

ГунькоК. С.GunkoK. S.

Константин Сергеевич Гунько 

630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, д. 20.

Konstantin S. Gunko 

20, prosp. K. Marksa, Novosibirsk, 630073

КожевниковA. Н.KozhevnikovA. N.

Алексей Николаевич Кожевников 

630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, д. 20.

Aleksei N. Kozhevnikov 

20, prosp. K. Marksa, Novosibirsk, 630073

ПельА. Н.PelA. N.

Александр Николаевич Пель 

630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, д. 20.

Aleksandr N. Pel 

20, prosp. K. Marksa, Novosibirsk, 630073

СамошкинС. А.SamoshkinS. A.

Семён Алексеевич Самошкин 

630073, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, д. 20.

Semen A. Samoshkin 

20, prosp. K. Marksa, Novosibirsk, 630073

semn2002@mail.ruНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation2026040720269267988Copyright © Бурнышева Т.В., Гунько К.С., Кожевников A.Н., Пель А.Н., Самошкин С.А., 20262026Бурнышева Т.В., Гунько К.С., Кожевников A.Н., Пель А.Н., Самошкин С.А.Burnysheva T.V., Gunko K.S., Kozhevnikov A.N., Pel A.N., Samoshkin S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/2861

28 ноября 2025

Цель работы — экспериментальная настройка измерительных модулей датчиков контроля осевых усилий с учетом их фактических диапазонов измерений. В Новосибирском государственном техническом университете разработаны датчики контроля усилий с упругими элементами двух геометрий: типа «Шляпа» и типа «Тор». Упругий элемент типа «Шляпа» изготовлен из стали 50ХФА, а упругий элемент типа «Тор» — из сплава 36НХТЮ. Проведены расчетные исследования напряженно-деформированного состояния упругих элементов в программном комплексе ANSYS WorkBench. На основе данных расчетов выбраны места наклейки тензорезисторов на упругие элементы. На базе зала статических испытаний НИИ материалов и конструкций НГТУ проведены испытания на сжатие упругих элементов. Для испытания изготовлена оснастка из стали марки 30 ХГСА. Данную оснастку размещали между захватами испытательной машины Instron, что позволило равномерно распределить прикладываемую сжимающую одноосную нагрузку на упругий элемент. На первом этапе проводили испытания по нагружению упругих элементов с измерительным модулем (для контроля усилия) до 110 и 150 % от верхних пределов диапазонов измерения рассматриваемых датчиков геометрий типа «Тор» и типа «Шляпа» соответственно. На втором этапе упругие элементы нагружали ступенчато в пределах диапазона измерений. Полученные данные представлены в виде графиков, иллюстрирующих улучшение показаний измерительного модуля после его тренировки. Результаты могут быть использованы в дальнейших исследованиях упругих элементов типовой геометрии датчиков контроля осевых усилий иных интервалов нагружения.

The purpose of the presented work is to experimentally adjust the measuring modules of axial force monitoring gauge, taking into account their actual measurement ranges. Novosibirsk State Technical University has developed force monitoring gauge with elastic elements of two geometries: the «Flange» type and the «Collar» type. The elastic element of the «Flange» type is made of 50KHFA steel, and 36NHTU alloy was used for the geometry of the «Collar» type. Computational studies of the stress-strain state of elastic elements were carried out in the ANSYS WorkBench software package. The locations of strain gauges on elastic elements were selected according to these calculations. Compression tests of elastic elements were conducted on the basis of the static testing hall of the NSTU Research Institute of Materials and Structures. The equipment for testing was made of 30KHGSA grade steel. This equipment is placed between the grips of the Instron testing machine and allows to evenly distribute the applied compressive uniaxial load on the elastic element. At the first stage, loading tests of elastic elements with a measuring module for force control were carried out up to 110% (150%) of the upper limits of the measuring ranges of the gauge under consideration for geometries of the «Collar» type («Flange» type) accordingly. At the second stage, the elastic elements were loaded stepwise within the measurement range. The obtained data is presented in graphs illustrating the improvement in the readings of the measuring module after its training. The results can be used in further studies of elastic elements of the typical geometry of gauge for monitoring axial forces of other loading intervals.

датчик контроля осевого усилияупругий элементизмерительный модультензорезистортренировка упругого элементаaxial force control gaugeelastic elementmeasuring modulestrain gaugeelastic element trainingReferencesКостиков К., Йозеф Ч. Тензометрические датчики силы / Компоненты и технологии. 2010. № 102. С. 16 – 18.Kostikov K., Josef Ch. Strain gauge force sensors / Comp. Technol. 2010. No. 102. P. 16 – 18 [in Russian].Абанин В. А., Абанина Е. А., Привалов Г. А. Совершенствование методов и средств измерения силовых параметров в испытательной технике / Датчики и системы. 2010. № 11. С. 11 – 16.Abanin V. A., Abanina E. A., Privalov G. A. Improvement on methods and mean of measurement the force parameters in the field of testing technique / Sensors Syst. 2010. No. 11. P. 11 – 16 [in Russian].Hoffmann K. et al. An introduction to measurements using strain gages. — Darmstadt: Hottinger Baldwin Messtechnik, 1989. P. 231 – 234.Hoffmann K. et al. An introduction to measurements using strain gages. — Darmstadt: Hottinger Baldwin Messtechnik, 1989. P. 231 – 234.Гаврюшин С. С., Непочатов А. В., Годзиковский В. А. Расчет и оптимизация весоизмерительного датчика автомобильных весов / Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2014. Т. 1. № 4(22). С. 88 – 94.Gavryushin S. S., Nepochatov A. V., Godzikovsky V. A. Calculation and optimization of weight measuring sensor in motor-truck scales / Izv. Mosk. Gos. Tekhn. Univ. MAMI. 2014. Vol. 1. No. 4(22). P. 88 – 94 [in Russian].Lake T., Hughes J., Togneri M. Strain gauge measurements on a full scale tidal turbine blade / Renewable Energy. 2021. Vol. 170. P. 985 – 996. DOI: 10.1016/j.renene.2021.01.137Lake T., Hughes J., Togneri M. Strain gauge measurements on a full scale tidal turbine blade / Renewable Energy. 2021. Vol. 170. P. 985 – 996. DOI: 10.1016/j.renene.2021.01.137Liu Y., Kessels F. J. H. G. Comparing drop impact test method using strain gauge measurements / Microelectronics Reliability. 2009. Vol. 49. No. 9 – 11. P. 1299 – 1303. DOI: 10.1016/j.microrel.2009.07.008Liu Y., Kessels F. J. H. G. Comparing drop impact test method using strain gauge measurements / Microelectronics Reliability. 2009. Vol. 49. No. 9 – 11. P. 1299 – 1303. DOI: 10.1016/j.microrel.2009.07.008Zhao W., Zhang C., Zhang J. Continuous measurement of tire deformation using long-gauge strain sensors / Mech. Syst. Signal Proc. 2020. Vol. 142. P. 106782. DOI: 10.1016/j.ymssp.2020.106782Zhao W., Zhang C., Zhang J. Continuous measurement of tire deformation using long-gauge strain sensors / Mech. Syst. Signal Proc. 2020. Vol. 142. P. 106782. DOI: 10.1016/j.ymssp.2020.106782Rosa J., Cagan J., Rosler J. Strain gauge measurement on small propeller using special in-house developed hardware / Mater. Today Proc. 2017. Vol. 4. No. 5. P. 5931 – 5934. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.06.072Rosa J., Cagan J., Rosler J. Strain gauge measurement on small propeller using special in-house developed hardware / Mater. Today Proc. 2017. Vol. 4. No. 5. P. 5931 – 5934. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.06.072Anand L. D. V., Hepsiba D., Palaniappan S., Sumathy B., Vijayakumar P. Automatic strain sensing measurement on steel beam using strain gauge / Mater. Today Proc. 2021. Vol. 45. P. 2578 – 2580. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.11.274Anand L. D. V., Hepsiba D., Palaniappan S., Sumathy B., Vijayakumar P. Automatic strain sensing measurement on steel beam using strain gauge / Mater. Today Proc. 2021. Vol. 45. P. 2578 – 2580. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.11.274Montero W. Uncertainties associated with strain-measuring systems using resistance strain gauges / J. Strain Anal. Eng. Design. 2011. Vol. 46. No. 1. P. 1 – 13. DOI: 10.1243/03093247jsa661Montero W. Uncertainties associated with strain-measuring systems using resistance strain gauges / J. Strain Anal. Eng. Design. 2011. Vol. 46. No. 1. P. 1 – 13. DOI: 10.1243/03093247jsa661Калентьев Е. А. Разработка оборудования для тензометрического измерения деформации при анализе быстропротекающих динамических процессов / Химическая физика и мезоскопия. 2021. Т. 23. № 2. С. 223 – 230. DOI: 10.15350/17270529.2021.2.20Kalentyev E. A. Development of equipment for strain gauge measurement of deformation in the analysis of fast dynamic processes / Chem. Phys. Mesosc. 2021. Vol. 23. No. 2. P. 223 – 230 [in Russian].Мехеда В. А. Тензометрический метод измерения деформаций: учеб. пособие. — Самара: Издательство Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. — 56 с.Meheda V. A. Strain gauge method for measuring deformations: textbook. — Samara: Izd Samar. Gos. Aérokosm. Univ., 2011. — 56 p. [in Russian].Овсянников А. А., Абанин В. А., Савин И. И. Методика проектирования датчика вектора силы для измерительных приборных комплексов автоматизации технологических процессов / Многоядерные процессоры, параллельное программирование, ПЛИС, системы обработки сигналов. 2017. Т. 1. № 7. С. 244 – 251.Ovsyannikov A. A., Abanin V. A., Savin I. I. Design methodology of the force vector sensor for measuring instrument complexes of automation of technological processes / Mnogoyad. Proc. Paral. Progr. PLIS Sist. Obrab. Sign. 2017. Vol. 1. No. 7. P. 244 – 251 [in Russian].Осадчий Е. П., Тихонов А. И., Карпов В. И. и др. Проектирование датчиков для измерения механических величин. — М: Машиностроение, 1979. — 479 с.Osadchy E. P., Tikhonov A. I., Karpov V. I., et al. Designing sensors for measuring mechanical quantities. — Moscow: Mashinostroenie, 1979. — 479 p. [in Russian].Шушкевич В. А. Основы электротензометрии. — Минск: Вышейшая школа, 1975. — 352 с.Shushkevich V. A. Fundamentals of electrotensiometry. — Minsk: Vysheishaya shkola, 1975. — 352 p. [in Russian].Абанин В. А., Паршуков В. А., Леонов Г. В., Попов В. И. Тензодатчики силы и их применение в сило- и весоизмерительной технике: учебное пособие для студентов специальностей 190900 «Информационно-измерительная техника и технологии», 130400 «Ракетные двигатели». — Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2004. — 92 с.Abanin V. A., Parshukov V. A., Leonov G. V., Popov V. I. Force strain gauges and their application in power and weight measuring equipment: a textbook for students of the specialties 190900 «Information and measuring equipment and technologies», 130400 «Rocket engines». — Biysk: Izd. Alt. Gos. Univ., 2004. — 92 p. [in Russian].Тупицин М. А., Тришкина И. А., Сторожева Е. И. К вопросу о причинах преждевременного разрушения пружин предохранительных клапанов на установках первичной переработки нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 7. С. 51 – 60. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-7-51-60Tupitsin M. A., Trishkina I. A., Storozheva E. I. On the reasons for the premature failure of safety valve springs in the equipment of the primary oil refining / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. No. 7. P. 51 – 60 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-7-51-60Гаврюшин С. С., Годзиковский В. А., Гавриленков С. И. Система автоматизированного проектирования упругих элементов тензодатчиков / Инженерный журнал: наука и инновации 2017. № 1(61). С. 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-1-1578Gavryushin S. S., Godzikovsky V. A., Gavrilenkov S. I. System of computer-aided design of strain gauge load cells / Eng. J. Sci. Innov. 2017. No. 1(61). P. 10 [in Russian]. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-1-1578Гаврюшин С. С., Гавриленков С. И. Система многокритериального проектирования тензорезисторных датчиков силы / Подъемно-транспортное дело. 2018. № 3 – 4. С. 28 – 31.Gavryushin S. S., Gavrilenkov S. I. Computer aided design system for designing strain gauge load cells / Pod’’em.-Transp. Delo. 2018. Nos. 3 – 4. P. 28 – 31 [in Russian].Магин Д. Ю., Хлыбов А. А. Влияние структуры и свойств стали 30ХГСА на формообразование заготовок круглой формы методом пластического изгиба / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 1(I). С. 45 – 48. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-i-45-48Magin D. Yu., Khlybov A. A. The effect of structure and properties of steel 30KhGSA on the shaping of round blanks using plastic bending/ Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. No. 1(I). P. 45 – 48 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-i-45-48

The authors declare that there are no conflicts of interest present.