Тензорезисторный датчик силы

 

1. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ, содержащий цилиндрический корпус с внутренним выступом, крышку, мембрану, упругий элемент с тензорезисторами , в котором несущее кольцо сопряжено с его силовводящей и опорной частями посредством тонкостенных цилиндрических оболочек, а опорная часть выполнена в виде кольца , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения знакопеременных усилий, в него введены кольцо и нажимная гайка, а опорная часть упругого элемента выполнена в виде цилиндрической оболочки с двумя концентрическими выступами на ее внешней поверхности у торцов и кольцевым пояском на ее внутренней поверхности, расположенным между первым концентрическим выступом-и серединой высоты цилиндрической оболочки и соединяющим опорную часть с тонкостенной цилиндрической оболочкой упругого элемента, причем оба концентрических выступа цилиндрической оболочки опорной части упругого элемента контактируют с соответствующими концентрическими выступами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, при этом опорная часть упругого элемента в зоне первого концентрического выступа жестко закреплена в радиальном направлении между выступом корпуса и кольцом, а в осевом направлении между корпусом и нажимной гайкой. 2.Датчик по п. 1, отличающ и и с я тем, что, с целью обеспечения надежности закрепления опорной части упругого элемента в осевом направлении , внутренняя цилиндрическая i поверхность крышки и наружная поверхность корпуса в зоне соединения с на (/) жимной гайкой выполнены ступенчатыми, причем толщина цилиндрической части в зоне первого концентрического выступа корпуса не превышает двух шагов резьбы, выполненной на ее внутренней поверхности, а диаметр внутренней цилиндрической поверхности крышки мень00 ше диаметра цилиндрической поверхел ности корпуса на величину, соответствующую посадке крышки -в корпус с i3 натягом. 3,Датчик по п. 1, отличаюсо щийся тем, что, с целью повышения технологичности сборки, номинальный диаметр соединения первого выступа корпуса и соответствующего выступа цилиндрической оболочки опорной части упругого элемента больше номинального диаметра соединения вторых выступов , расположенных на поверхностях указанных деталей, а глубина резьбы на внутренней поверхности корпуса превышает высоту этих выступов не менее, чем в 1,5 раза.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 L /22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3742247/24-10 (22) 17.05.84 (46) 15. 10.85. Бюл. Ф 38 (72) А.И. Кравченко, В.Е. Иорозовский, Е.A. Пономаренко и В.Ф. Семенюк (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 531. 781 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 667834, кл. С 01 L 1/22, 1979.

Патент ФРГ Р 2333363, кл. С 01 L 1/22, 1973. (54)(57) 1. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫ! ДАТЧИК

СИЛ!1, содержащий цилиндрический корпус с внутренним выступом, крышку, мембрану, упругий элемент с тензорезисторами, в котором несущее кольцо сопряжено с его силовводящей и опорной частями посредством тонкостенных цилиндрических оболочек, а опорная часть выполнена в виде кольца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения знакопеременнь1х усилий, в него введены кольцо и нажимная гайка, а опорная часть упругого элемента выполнена в виде цилиндрической. оболочки с двумя концентрическими выступами на ее внешней поверхности у торцов и кольцевым пояском на ее внутренней поверхности, расположенным между первым концентрическим выступом.и серединой высоты цилиндрической оболочки и соединяющим опорную часть с тонкостенной цилиндрической оболочкой упругого элемента, причем оба концентрических выступа цилиндрической оболочки опорной части упругого элемента контактируют с соответ„„SU„„1185129 А ствующими концентрическими выступами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, при этом опорная часть упругого элемента в зоне первого концентрического выступа жестко закреплена в радиальном направлении между выступом корпуса и кольцом, а в осевом направлении— между корпусом и нажимной гайкой.

2. Датчик по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения надежности закрепления опорной части упругого элемента в осевом направлении, внутренняя цилиндрическая поверхность крышки и наружная поверхность корпуса в зоне соединения с нажимной гайкой выполнены ступенчатыми, причем толщина цилиндрической части в зоне первого концентрического высту па корпуса не превышает двух шагов резьбы, выполненной на ее внутренней поверхности, а диаметр внутренней цилиндрической поверхности крышки меньше диаметра цилиндрической поверхности корпуса на величину, соответствующую посадке крышки .в корпус с натягом.

3, Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения технологичности сборки, номинальный диаметр соединения первого выступа корпуса и соответствующего выступа цилиндрической оболочки опорной части упругого элемента больше номинального диаметра соединения вторых выступов, расположенных на поверхностях указанных деталей, а глубина резьбы на внутренней поверхности корпуса превьппает высоту этих выступов не менее, чем в 1,5 раза.

1185129

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью знакопеременных усилий в испытательных стендах, системах взве- 5 шивания масс.

Цель изобретения — повышение точности измерения знакопеременных усилий.

На фиг. 1 схематически изображен датчик,разрезанный осевой плоскостью,общий вид;на фиг.2 — характер деформирования опорной части упругого элемента при работе датчика на сжатие; на фиг, 3 — то же, при работе датчика 15 на растяжение; на фиг. 4 — резьбовое соединение корпуса датчика с нажимной гайкой без крышки; на фиг. 5 то же, с нажимной гайкой и крышкой; на фиг. 6 — положение опорной части 20 упругого элемента до сборки с корпусом датчика; «а фиг. 7 — то же, после сборки с корпусом датчика.

Датчик содержит корпус 1, силовводящую 2 и опорную 3 части упру- 25 гого элемента, соединенные с несущим кольцом 4 с помощью тонких цилиндрических оболочек 5 и 6. На концентрических ребрах 7 и 8 расположены винтовые тензорезисторы 9 и 10; На опор- 30 ной части 3 упругого элемента, представляющей собой цилиндрическую оболочку, выполнены первый и второй концентрические выступы 11 и 12, контактирующие с такими же выступами

13 и 14 на внутренней поверхности корпуса. Поясок 15 опорной части упругого элемента соединен с тонкой цилиндрической оболочкой 6. Концентрический выступ 14 в радиальном на- 40 правлении закреплен между выступом

13 корпуса и кольцом 16. В осевом направлении опорная часть 3 упругого элемента закреплена между корпусом

1 и нажимной гайкой 17. На верхнюю часть 18 корпуса 1 с натягом насажена крышка 19. Г1ембрана 20 закреплена с помощью колец 21 и 22.

Датчик работает следующим обра- 50 зом.

При приложении сжимающего усилия

F силовводящая часть 2 (фиг, 1) через оболочку 5 передает это усилие .несущему кольцу 4, которое изгиба- 55 ется под действием сжимающего усилия, концентрические ребра 7 и 8 поворачиваются, при этом навитые с натягом тензорезисторы 9 растягиваются, а тензорезисторы 10 сжимакл ся.

Поясок 15 (фиг. 2?, соединенный с оболочкой 6, деформирует оболочку опорной части 3. Наличие концентрических выступов 11 и 12 на опорной части упругого элемента обеспечивает несоприкосновение цилиндрической оболочки опорной части с корпусом 1 датчика, а следовательно, исключает трение между корпусом датчика и деформируемой в процессе работы датчика опорной частью упругого элемента. Расположение пояска 15 между первым выступом 11 и серединой высоты цилиндрической оболочки опорной части 3 упругого элемента исключает перемещение нижнего выступа 11. Перемещение же первого .выступа 11 устранено закреплением его между кольцом

16 и выступом 13 на внутренней поверхности корпуса. Таким образом, отсутствует относительное перемещение опорных поверхностей, исключается сухое трение на этих поверхностях и повышается точность датчика.

При приложении растягивающего усилия F датчик работает аналогично тому, как при сжимающем, при этом тензорезисторы 9 сжимаются, а тензорезисторы 10 растягиваются. Для предотвращения перемещения упругого элемента в осевом направлении опорная часть 3 упругого элемента закреплена между корпусом 1 и нажимной гайкой 17.

Так же как и при действии сжимающего усилия указанными конструктивными решениями исключается относительное перемещение опорных поверхностей при воздействии растягивающего усилия (фиг. 3).

Надежное закрепление опорной части упругого элемента в осевом направлении, что особенно важно при действии знакопеременных усилий, осуществлено за счет того, что корпус 1 имеет участок 18 малой радиальной жесткости.

При завинчивании нажимной гайки 17 между резьбовыми поверхностями корпуса и нажимной гайки возможен зазор (фиг. 4), который дает возможность некоторого осевого перемещения опорной части упругого элемента под действием знакопеременных усилий. После завинчивания нажимной гайки 17 участок 18 корпуса 1 деформируется в радиальном направлении крышкой 19 за счет ее сопряжения с поверхностью корпуса и» п»садке с натягом на участке 18 (фиг. 5), в результате чего зазор на этом участке исключается и нажимная гайка не может переместиться в осев»м направлении, Малую радиальную жесткость участка 18 корпуса

1 можно обеспечить, если толщина его минимальная, но достаточная для удовлетворения условия прочности этого участка. Исходя из этого можно реко- 10 мендовать толщину участка 18 не более двух шагов резьбы, выполненной на внутренней поверхности корпус.а.

1185129 4

Для осуществления сборки упругого элемента и корпуса используется нажимная гайка 17 (фиг, 6). Номинальный диаметр соединения верхних выступов 11 и 13 соответственно опорной частц. упругого элемента и корпуса больше номинального диаметра соединения нижних выступов 12 и 14, а глубина резьбы Ь превышает высоту выступов не менее чем в 1,5 раза.

Это позволяет исключить контакт при сборке выступа 12 опорной части с выступом 13 корпуса, повышает технологичность сборки датчика.

118") 129

f7 б

suan. z

М 17

Я и Ю 7

1185129

Фиг. Ф

1У

Фиг. 5

Редактор Н. Швыдкая

Составитель В. Годзиковский

Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Ыекм „p

Подписное

Заказ б446/35 Тираж 896

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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