Dynamometry i akcesoria

Co to jest dynamometr i do czego służy?

Dynamometr jest to przyrząd pomiarowy służący do pomiaru siły ściskania lub siły rozciągania. W zależności od kierunku działania siły dokonuje on pomiaru różnego rodzaju sił:

• siła odklejania np. pomiar siły odklejania elementów samoprzylepnych
• siła przebijania np. siła przebicia igły w medycynie
• siła uderzenia np. siła uderzenia piłki w sporcie
• siła zrywania np. pomiar siły zerwania lin, przewodów
• siła naciskania np. pomiar siły nacisku przełącznika
• siła ciągnięcia np. pomiar BHP siła ciągnięcia wózka
• siła pchania np. pomiar BHP siła pchania wózka
• siła wybijania np. pomiar siły wybijania łożysk
• siła wyrywania np. pomiar siły wyrywania kotew z muru
• siła zgniatania np. siła zgniatania opakowań
• siła wyciągania np. pomiar siły wyciągania fundamentów pali
• siła ciągu np. pomiar siły ciągu silnika odrzutowego
• siła ścisku np. siła ścisku dłoni pomiary medyczne
• siła odrywania np. pomiar siły odrywania płytek
• siła zaciśnięcia np. pomiar siły zaciśnięcia do rur
• siła łamania np. siła łamania listew w meblarstwie
• siła pęknięcia np. pomiar siły pęknięcia łańcucha.

Siłomierz, dlaczego mierzymy siłę?

Pomiar siły towarzyszy człowiekowi już od urodzenia i w większości przypadków służy dla zapewnienia jemu bezpieczeństwa. Bez pomiaru siły nie działałaby poprawnie i bezpieczne żadna dziedzina gospodarki. Już przed urodzeniem dokonywany jest pomiar siły skurczów porodowych. Po urodzeniu każdy przedmiot, z którym styka się człowiek, np. zabawka jest poddawana testom wytrzymałościowym, gdzie jest sprawdzana siła potrzebna na jej zniszczenie, aby zapewnić bezpieczne użytkowanie. Kolejno: wyposażenie mebli, materiały budowlane oraz sprzęt gospodarstwa domowego, komunikacja, samochody, samoloty i wszystkie urządzenia techniczne. Pomiary siły i wytrzymałości wykonywane są na każdym procesie produkcji i projektowania urządzeń i produktów. Badania naukowe, doświadczenia i testy to są dziedziny, w których pomiar siły jest nieodzowny. Nawet w kulturze pomiar siły jest bezwzględnie konieczny- dynamometry czuwają nad właściwym obciążeniem konstrukcji scenicznych. Praktycznie nie ma dziedziny życia, w której pomiar siły nie byłby konieczny.

Dynamometr a jednostka pomiaru siły.

Siłomierze nie zawsze wskazują pomiar siły w jednostce oficjalnej i legalnej, jaką jest Niuton uznaną prawie na całym świecie, jako jedyna legalna jednostka siły wg układu SI. W zależności od kraju i kontynentu stosuje się różne jednostki siły. Najpopularniejsza przez długi czas była jednostka siły 1 KG (kilogram-siła) oficjalnie zatwierdzoną na III Generalnej Konferencji Miar w 1901 roku. Jednostka ta wynikała z ówczesnej wiedzy, kiedy przyjęto, że jedną znormalizowaną wartość przyspieszenia ziemskiego wynoszącą g = 9,80665 m/s2. Jednostka masy kilogram mogła wtedy odtwarzać jednostkę siły kilogram-siła z błędem 0,25%. Wkrótce dokładność ta stała się niewystarczająca, zaczęto wprowadzać poprawki uwzględniające różnice wartości przyspieszenia ziemskiego. Dodatkowym problemem było mylne korzystanie z jednostek masy (kg) i siły (kilogram-siła), dlatego konieczne było wyraźne rozróżnienie całkowicie odmiennych wielkości, jakimi są masa i siła. W związku z tym w roku 1966 na XI Generalnej Konferencji Miar wycofano jednostkę kilogram-siła oraz wprowadzono jednolity spójny systemu miar z jednostką Niuton jako jednostka siły. Niestety do dzisiaj używane są inne niż legalne jednostki miary siły pochodne stosowanych w innych krajach jednostek masy np.funt i długości stopa (foot) i dodatkowo po jednostce masy f oznaczając (force) np. lbf (funt-siła).

Co to jest Niuton?

Niuton jest jednostką pochodną układu SI. Możemy go zdefiniować za pomocą jednostek podstawowych układu SI lub innych jednostek pochodnych SI.

F = m X g
1 N = 1 kg x 1 m/s2

Gdzie N – niuton, kg – kilogram, m – metr, s – sekunda.
Jeden niuton (1 N) to: Siła, która jest potrzebna, aby nadać ciału o masie 1 kg przyspieszenie 1 m/s2.

Jednostka siły - ważny wybór

Z naszego doświadczenia wiemy, jak ważna jest jasna i czytelna informacja. Wiele wielkości fizycznych jest określanych w sposób prosty i czytelny oraz zrozumiały na całym świecie. Przykładem może być jednostka napięcia Volt czy natężenia prądu Amper. Jeśli chodzi o siłę i masę, stosowane są i dopuszczone do używania inne niż legalne jednostki miar, które w przeszłości i w przyszłości były i będą przyczyną tragedii. Najgłośniejsze i najdroższe w historii przytrafiły się w technologii kosmicznej. Przykładem mogą być katastrofy promu Challenger z dnia 28.01.86 i sondy Nasa Mars Climate Orbiter z dnia 23.09.99.

10 listopada 1999 NASA upubliczniła raport komisji powypadkowej. Przyczyną katastrofy był błąd ludzki, a konkretnie użycie różnych jednostek przy wyznaczaniu trajektorii lotu sondy. Program przetwarzający instrukcje kontroli naziemnej używał jako jednostki siły anglosaskich (amerykańskich) funtów- lbf, podczas gdy oprogramowanie sondy używało jako jednostki siły metrycznych niutonów.

Dynamometr elektroniczny ma zazwyczaj możliwość wyboru jednostek i czasami ze względu na specyfikę zastosowania używa się nie zawsze jednostki siły a masy. W lotnictwie bardzo popularne jest stosowanie jednostki lb (funt) i pochodnych natomiast w medycynie jednostek kg np. w pomiarach siły ścisku dłoni.

Dynamometr budowa

Siłomierze zbudowane są z przetwornika siły i urządzenia wskazującego prezentującego wartość siły w sposób analogowy lub cyfrowy. Zasada działania przetwornika siły może być bardzo różna i korzystać z zupełnie innych praw fizyki. Wyróżniamy następujące rodzaje przetworników siły:

• sprężynowy
• dźwigniowy
• strunowy
• hydrauliczny
• inercyjny
• piezoelektryczny
• optyczny

Większość z nich korzysta z prawa Hooke’a, które stanowi, że odkształcenie elementu sprężystego jest proporcjonalne do wartości działającej siły. Na tej zasadzie działają proste siłomierze rurkowe, gdzie do rozciągającej się sprężyny przymocowana jest wskazówka pokazująca aktualną siłę na skali obok. Obecnie produkowane siłomierze elektroniczne stanowią większość dostępnych przyrządów do pomiaru siły. Dynamometr elektroniczny składa się z czujnika siły wykonanego ze sprężystego elementu metalowego, na którego powierzchni są naklejone tensometry foliowe podłączone najczęściej w mostek Wheatstone’a; zmiany napięcia mierzone na mostku są wprost proporcjonalne do przyrostu siły. Napięcie to przetworzone przez odpowiednio wyskalowany układ woltomierza prezentowane jest na wyświetlaczu już w jednostkach siły. Duży wybór czujników siły i elektroniki pomiarowej do nich pozwala na budowę siłomierzy w szerokim zakresie pomiarowym.

Pomiar siły siłomierzem - kierunek działania

W przeciwieństwie do typowej wagi dynamometr/siłomierz jest przyrządem pomiarowym umożliwiającym pomiar w dwóch kierunkach: na ściskanie i rozciąganie. Na jakość i dokładność pomiaru siły wpływa sposób przyłożenia siły. Siła zawsze powinna działać prostopadle na czujnik pomiarowy siły.

Pomiar siły nacisku realizowany jest przez dynamometry przeznaczone do pracy na ściskanie. Miernik siły na ściskanie może być wyposażony w czujnik zewnętrzny o charakterystycznym walcowym kształcie, dlatego też takie przyrządy są często nazywane jako dynametr puszkowy lub siłomierz puszkowy. Pomiar siły nacisku jest jednym z trudniejszych pomiarów wymagających prostopadłego przyłożenia siły, dlatego też stosuje się różnego rodzaju elementy łożyskujące pozwalające na wykonanie pomiaru we właściwy sposób. Pomiar siły nacisku/ pomiar ściskania w małym zakresie sił do 500-1000 N wykonuje się za pomocą dynamometru z wewnętrznym czujnikiem siły. Do wykonania poprawnego pomiaru- prostopadłego przykładania siły przeznaczone są statywy pomiarowe. Statywy mogą być ręczne lub elektryczne.

Miernik siły do pomiaru większych sił do 200 kN wykonywany jest na podstawie czujnika tensometrycznego siły typu S jako siłomierz z zewnętrznym czujnikiem siły. Zaletą tego typu siłomierzy jest stosunkowo niska cena siłomierza, która wzrasta wraz z zakresem pomiarowym. Czujnik siły można łatwo zamontować do statywu i przykręcić końcówki pomiarowe tak, aby dokonać prawidłowego pomiaru siły nacisku za pomocą nagwintowanych z dwóch stron korpusu czujnika otworów.

Pomiar siły nacisku większych sił realizowany jest prawie wyłącznie za pomocą siłomierzy wyposażonych w czujniki typu puszkowego. Zakres tych czujników wynosi często kilka milionów Niutonów (MN). Aby wykonać pomiar nacisku bardzo małych sił i tam, gdzie ilość miejsca jest ograniczona do kilkunastu milimetrów, stosuje się miniaturowe czujniki naciskowe o konstrukcji puszkowej, ale niestety wraz z miniaturyzacją czujnika maleje też jego dokładność, a rośnie cena dynamometru.

Pomiar siły działającej na rozciąganie jest stosunkowo prostym pomiarem w stosunku do pomiaru dynamometrem na ściskanie. W przypadku małych sił dynamometr ręczny jest wyposażony w haczyk, który umożliwia zaczepienie badanej próbki, a jest jednocześnie elementem łożyskującym. Co więcej, jeśli skorzystamy ze statywu pomiarowego do siłomierza, jesteśmy w stanie przeprowadzić ten pomiar niemal idealnie. W przypadku większych sił do zewnętrznego czujnika siły działającego na rozciąganie można dokupić śruby kulowe, które umożliwiają poprawny pomiar niezależnie od sposobu i kierunku jego zamontowania.

Dynamometr kontrola metrologiczna

Dynamometr jest przyrządem pomiarowym, który powinien być okresowo sprawdzany. Częstotliwość sprawdzania siłomierza zależy w dużej mierze od tego: jak często jest używany, jak ważne są pomiary siły przez niego wykonywane oraz od sposobu i kultury jego obsługi. Niestety często dynamometry są używane w trudnych warunkach terenowych lub przemysłowych i przez to są narażone na upadki i uszkodzenia. W tych przypadkach należy dynamometr poddawać częstszej kontroli metrologicznej i odstępy roczne mogą być stanowczo za rzadkie. Jeśli organizacja posiada wdrożony system zarządzania jakości, dobrowolne sprawdzenie i wzorcowanie siłomierza jest obowiązkowe. Sprawdzenie dynamometru lub wzorcowanie siłomierza najlepiej zlecić laboratorium akredytowanemu, które w sposób niezależny wystawi certyfikat sprawdzenia ISO siłomierza lub świadectwo wzorcowania dynamometru. Przed zleceniem wzorcowania warto ustalić, w jaki sposób jest wykorzystywany siłomierz, kierunki pracy, punkty pomiarowe oraz jednostki pomiaru.

Dynamometr cena

Siłomierz cena, jaką warto za niego zapłacić? Dynamometr gdzie go kupić? Dynamometr sklep stacjonarny czy internetowy? Czy cena dynamometru jest najważniejszą? W ciągu ostatnich lat sposób sprzedaży sprzętu pomiarowego się zmienił, natomiast nie zmieniło się jedno- warto zaufać fachowcom. Z naszego doświadczenia wiemy jedno, sprzęt pomiarowy, czyli też dynamometr musi w 100 procentach spełniać potrzeby Klienta. Nie musi to być najdroższy siłomierz, aby był najlepszym dynamometrem dla naszego Klienta. Warto wybrać sklep, którego pracownicy doradza i wybiorą oraz zaproponują dodatkowe akcesoria lub usługi np. certyfikat ISO sprawdzenia dynamometru, lub świadectwo wzorcowania siłomierza. Dodatkowo wesprą swoim wieloletnim doświadczeniem oraz pomogą wybrać najlepsze rozwiązanie z zakresu pomiaru siły. Bardzo ryzykowne jest kierowanie się jedynym czynnikiem, jakim jest cena dynamometru. Tani dynamometr oferowany powszechnie przez różne serwisy aukcyjne oraz przypadkowych sprzedawców najczęściej nie posiada prawnie wymaganych deklaracji CE. Dodatkowo nie zawsze przybył legalnie do krajów Unii Europejskiej, pomimo że łudząco przypomina markowe siłomierze- to nie działa poprawnie. Powodem może być przeznaczenie ich na inne mniej wymagające obszary handlowe oraz inne własności metrologiczne i niewłaściwa adiustacja.