Датчик силы

 

ДАТЧИК СИПЫ, содержащий корпус, шток с выступом, втулку, размещенную на штоке с возможно-, стью перемещения вдоль его продольной оси, первый и второй измерительные преобразователи с соответствующими упругими элементами, первую и вторую пружины, первая из которых размещена между первым основанием первого упругого элемента и первым основанием втулки, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повьвпения точности, второе основание первого упругого элемента связано с корпусом, выступ, выполнен1ый на втором основании втулки, зазором отделен от первого основания второго упругого элемента, первое основание которого связано с корпусом, вторая пружина размещена между вторым основанием втулки и (Л вторым выступом, выполне шым на штоке, а первый выступ штока отделен зазором от корпуса.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) 6 01 Ь 1 04 С 01 1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3656790/24-10 (22) 26,10,83 (46) 30.06.85. Бюл. У 24. (72) Б. Я. Веремейкин (71) Специальное конструкторское бюро Всесоюзного промышленного объединения "Союзгеотехника" (53) 531.781(088.8) (56) 1. Бауманн Э. Измерение сил электрическими методами. Пер. с нем.: под ред. Н. П. Смыслова. M. "Мир-1", 1978, с. 262, рис. 3. 72б.

2. Патент Франции 11 2096941, кл. G 01 L 1/00, опублик. 09.07.?0 (прототип) . (54) (57) ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий корпус, шток с выступом, втулку, размещенную на штоке с возможностью перемещения вдоль его продоль„„SU„, 1164561 ной оси, первый и второй измерительные преобразователи с соответствую" щими упругими элементами, первую и вторую пружины, первая из которых размещена между первым основанием первого упругого элемента и первым основанием втулки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и повыпения точности, второе основание первого упругого элемента связано с корпусом, выступ, выполненный на втором основании втулки, зазором отделен от первого основания второго упругого элемента, первое основание которого связано с корпусом, вторая пружина размещена между вторым основанием втулки и вторым выступом, выполненным на штоке, а первый выступ штока отделен зазором от корпуса.

116456 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке датчиков силы с широким диапазоном преобразования, подверженных большим перег- 5 рузкам, Известны датчики силы, содержащие корпус, неподвижную опору, упругий элемент с измерительным преобразователем, шток «! ). !

Недостатком данного датчика силы является низкая точность в связи с тем, что поперечное сечение его упругого элемента выбирается с учетом возможной перегрузки. t5

Наиболее близким техническим решением к изобретению является датчик силы, содержащий корпус, шток, измерительные преобразователи с упругими элементами, втулку и пружины 121,2О

Недостатком известного устройства является низкая точность и сложность конструкции.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности устройства.

Данная цель достигается тем, что в датчике силы, содержащем корпус, шток с выступом, втулку, размещенную на штоке с возможностью перемещения вдоль его оси, первый и второй изме- ЗО рительные преобразователи с соответствующими упругими элементами, первую и вторую пружины, первая из кото рых размещена между первым основанием первого упругого элемента и первымоснованием втулки, второе основание пер- вого упругого элемента связано с корпусом, выступ, выполненный на г втором основании втулки, зазором отделен от первого основания вто- 40

° рого упругого элемента, первое основание которого связано с корпусом, вторая пружина размещена между вторым основанием втулки и вторым выступом, выполненным на штоке, а первый выступ штока отделен вторым зазором от корпуса.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика силы; на фиг, 2 — характеристики преобразования датчика силы.

Датчик силы содержит корпус 1, первый измерительный преобразователь с упругим элементом 2, второй измерительный преобразователь с упругим элементом 3, шток 4, первую пружину 5, вторую пружину 6, втулку 7, выступ 8, выполненный на штоке 4, направляющую гайку 9, крышки корпуса 10 и 11, гайку 12, серьги

13 и 14, зазоры 15 и 16, шайбу 17, выступ 18, выполненный на втулке 7.

Первое основание второго измерительного преобразователя с упругим элементом 3 жестко связано с корпусом 1. Втулка 7 размещена на штоке

4 с воэможностью перемещения вдоль его продольной оси, и ее второе основание выполнено с выступом )8, который отделен зазором 16 от первого основания второго упругого элемента ° Вторая пружина 6 размещена между вторым основанием втулки

7 и вторым выступом 8 штока 4, первый выступ 19 штока 4 отделен от крышки 11 корпуса 1 зазором 15.

Первая пружина 5 размещена между первым основанием втулки 7 и первым основанием упругого элемента 2 измерительного преобразователя.

На фиг. 2 изображены характеристики 1 преобразования первого измерительного преобразователя с упругим элементом 2, характеристика 2 преобразования второго измерительного преобразователя с упругим элементом

3, суммарная характеристика 3 преобразования датчика силы.

Датчик силы работает следующим. образом.

Сила P приложенная к серьгам 13 и 14 через выступ 8 штока 4, втулку

7 и пружину 5 воздействует на упругий элемент 2, формируя на выходе его измерительного преобразователя напряжение в соответствии с характе- . ристикой преобразования 1 (фиг. 2).

Благодаря наличию зазора 16 между выступом 18 втулки 7 и первым основанием второго упругого элемента 3 последний при этом не нагружается и напряжение выхода его измерительного преобразователя равно .нулю (характеристика 2 фиг, 2).

При увеличении силы P до значения

Р„ вследствие деформации пружины 5 зазор 16 становится равным нулю и выступ 18 втулки 7 касается первого основания второго упругого элемента

3. При этом прекращается дальнейшая деформация упругого элемента 2, так как жесткость второго упругого элемента 3 много больше жесткости пружины 6. Напряжение выхода измерительного преобразователя упругого элемен1164

3 та 2 ограничивается на уровне И (фиг. 2) .

При дальнейшем увеличении силы P деформируется только второй упругий элемент 3. На выходе второго измерительного преобразователя данного упругого элемента формируется напряжение в состветствии с характеристикой 2 (фиг. 2).

При значении силы Р, равном .Р2, 1О зазор 15 между первым выступом 19 штока 4 и крышкой 11 корпуса 1 вследствие деформации пружины 6 становится равным нулю. Дальнейшее увеличение силы Р воспринимается только стенками корпуса 1, чем обеспечивается защита упругих элементов 2 и 3 от перегрузок °

Суммирование напряжений выхода измерительных преобразователей с упру- 2О гим элементом 2 (характеристика 1 . преобразования) и с упругим элементом 3 (характеристика 2 преобразования) может быть выполнено любым известным сумматором, например с помощью 25 дифференциального усилителя, к входам . которого присоединены соответственно

561 4 выходы укаэанных измерительных преобразователей.

В качестве измерительных преобразователей могут быть также использованы любые известные преобразовате" ли, принцип действия которых основан на деформации упругого элемента, например тензорезисторные преобразователи силы.

В датчике силы по изобретению каждый из двух упругих элементов 2 и 3 воспринимает только часть нагрузки, соответствующей верхнему пределу измерений. Поэтому абсолютная погрешность датчика на любом участке суммарной характеристики

3 будет меньше в 1,5-2 раза, чем абсолютная погрешность на втором диапазоне измерения прототипа.

Упрощение датчика силы определяется тем, что он содержит только один шток, благодаря чему обеспечивается простая центровка подвижных элементов, а также исключением. схемы переключения выходных цепей измерительных преобразователей.

) 164561

17,D1

Составитель В. Годзиковский

Техред О.Неце Корректор М. Демчик

Редактор К. Волощук

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4178/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5