Тензорезисторный датчик силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность, надежность иумень- .шить габариты датчика. В устр-ве пары цилиндрических проточек 8 и 9, 10 и 11 образуют соответственно цилиндрические оболочки 12 и 13, ТОЛ-/4 J6 rS щины которых относятся друг к другу обратно пропорционально их средним радиусам. Глубина проточки большего диаметра, расположенной у силовводящей части 1, и проточки меньшего диаметра - у опорной части 2 превышает половину толщины несущего кольца 3 на величину радиуса сопряжения стенок проточки.Вторая проточка в каждой паре выполнена глубиной,превышающей глубину смежной проточки в той же паре в 1,2- 3,0 раза. При воздействии сжимающего усилия, приложенного к части 1, оболочки 12, 13 изгибают кольцо 3, вызывая деформацию тензорезисторов 6, 7 на его выступах 4, 5. Выполнение толщины стенки оболочки 12, равной 0,09- 0,15 ее среднего радиуса, уменьшает влияние изгиба краевой зоны этой оболочки на деформируемость кольца 3, 1 ил. (Л 10 а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (д11 4 С 01 1. 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 402 i 553/24-10 (22) 12.02.86 (46) 15.11.87. Бюл. № 42 (71) Одесский политехнический институт (72) Л.M. Вулихман, Н.Я. Гроссман, А.И. Кравченко, В.Е..Морозовский и В.Ф. Семенюк (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1035432, кл. С 01 Т 1/22, 1983. патент ФРГ № 1156580, кл. G 01 L 1/22, 1963. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность, надежность и уменьшить габариты датчика. В устр-ве пары цилиндрических проточек 8 и 9, 10 и 11 образуют соответственно цилиндрические оболочки 12 и 13, тол-. щины которых относятся друг к другу обратно пропорционально их средним радиусам. Глубина проточки большего диаметра, расположенной у силовводящей части 1, и проточки меньшего диаметра — у опорной части 2 превышает половину толщины несущего кольца 3 на величину радиуса сопряжения стенок проточки. Вторая проточка в каждой паре выполнена глубиной, превышающей глубину смежной проточки в той же паре в 1, 23,0 раза. При воздействии сжимающего . усилия, приложенного к части 1, оболочки 12, 13 изгибают кольцо 3 вызывая деформацию тензорезисторов 6, 7 на его выступах 4, 5. Выполнение толщины стенки оболочки 12, равной 0,09О, 15 ее среднего радиуса, уменьшает влияние изгиба краевой зоны этой оболочки на деформируемость кольца 3 °

1 ил.!

4 1б 15 б43

135?256

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения сжимающих усилий .

Цель изобретения — повышение точности, надежности и уменьшение габаритных размеров датчика.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Датчик содержит упругий элемент, 10 выполненный в форме тела вращения и включающий силовводящую 1 и опорную

2 части, несущие кольцо 3 с концентрическими выступами 4 и 5, на которых размещаются тензорезисторы 6 и !

7. Пары цилиндрических проточек 8-9, 10-11 образуют соответственно цилиндрические оболочки 12 и 13. Расположение цилиндрических проточек, при котором в каждой паре проточки разно- 20

ro диаметра противоположно направпены одна другой и проточка меньшего диаметра выполнена со стороны действия измеряемой силы, а проточка большего диаметра — со стороны опорной поверхности, позволяет обеспечить соединение несущего кольца с силовводящей и опорной частями коаксиальными цилиндрическими оболочками, работаю— щими на растяжение. .30

Упругий элемент расположен в корпусе 14 и изолирован от внешней среды мембраной 15, которая герметизируется на корпусе кольцом 16, а на силовводящей части. упругого элемента — 35 .кольцом 17.

Датчик работает следующим образом.

При приложении сжимающего усилия F к силовводящей части 1 цилиндрические оболочки 12 и 13, растягиваясь, из- 40 гибают несущее кольцо 3, в результате чего тензорезисторы 6 на выступе 4 испытывают деформацию сжатия, а тензорезисторы 7 на выступе 5 — деформацию растяжения. При этом паразитная 45 поперечная сила F приложенная к силовводящей части 1, обуславливает изгиб оболочек 12 и 13 в плоскости действия этой силы. Но так как обе, оболочки работают на растяжение, одно- 50 временно появляется восстанавливающая сила, обусловленная измеряемой -осевой силой F стремящаяся совместить,оси оболочек с линией действия силы F что уменьшает чувствительность датчи- 55 ка к поперечной силе, Для минимизации влияния изгиба краевой зоны оболочки на деформируемость несущего кольца 3 пределы изменения толщины стенки оболочки 12 должны быть 0,09-0, 15 ее среднего радиуса.

Для обеспечения минимальной ради— альной деформации оболочек 12 и 13 в месте сопряжения с несущим кольцом 3, что способствует и минимальной напряженности в зоне сопряжения и минимальному изменению плеча сил, изгибающих несущее кольцо, экспериментально установлено,что глубины проточки большего диаметра у силовводящей.части и проточки меньшего диаметра у опорной части должны превышать тол— щину кольца 3 на величину радиуса сопряжения стенок проточек.

При этом, так как паразитная сила

Р через оболочку.12 передается на кольцо 3 .в месте его сопряжения с этой оболочкой, а реакция от этой силы со стороны оболочки 13 передается на кольцо 3 в месте ее сопряжения с кольцом, то указанные параметры проточек обуславливают действие силы F„ через оболочку 12 и реакции от оболочки f3 в одной. плоскости,ортогональной оси упругого элемента, что приводит к нейтрализации их действия на изгиб кольца 3 и, как следствие, также понижает чувствительность датчика к действию силы F„ .

Для обеспечения подвеса силовводящей части; непосредственно воспринимающей все силы, экспериментально установлено,что глубина проточек в каждой паре, расположенных внутри упругого элемента, должна превышать глубину смежной проточки в той же паре в 1,2-3,0 раза.

Формула и з обретения

Тензорезисторный датчик силы,.содержащий размещенный в корпусе упругий элемент, выполненный в виде тела вращения и содержащий силовводяшую и опорную части, сопряженные с несущим кольцом, на концентрических выступах которого размещены тензорезисторы, цилиндрическими оболочками,каждая из которых образована парой направленных противополбжно одна другой соосных проточек, причем силовводящая часть соединена с корпусом мембраной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,, надежности и уменьшения габаритных разме1352256

Составитель В. Годзиковский

Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Петрова

Заказ 5555/37 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ров датчика, глубина проточки большего диаметра, расположенной у силовводящей части, и проточки меньшего диаметра, расположенной у опорной части, превышает половину толщины несущего кольца на величину радиуса сопряжения стенок проточки, а глубина другой проточки в каждой паре превышает глубину смежной проточки в той же паре в 1,2-3,0 раза, при этом толщина стенки цилиндрической оболочки, располо5 женной у силовводящей части составФ ляет 0,09-0,15. ее среднего радиуса, а толщины цилиндрических оболочек относятся друг к другу обратно пропорционально их средним радиусам.