Тензометрический динамометр

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники /например, в робототехнических системах/. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей динамометра при сохранении компактности конструкции и повышение точности измерений. Динамометр содержит два жестких опорных основания 1, и 2, последовательно соединенных через промежуточное основание двумя взаимно перпендикулярными парами параллельных между собой и симметричных относительно продольной оси упругих балок 3,4 с тензопреобразователями, размещенными напротив поперечных подрезов, выполненных на упругих балках. При приложении нагрузки к основанию 2 компоненты внешней нагрузки создают поперечные (X и Z), изгибающие (MY и MZ) и крутящее (МХ) нагружения динамометра. При этом поперечная сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1,2. Это приводит к изгибу упругих балок 3 и соответственно сжатию-растяжению тензопреобразователей R17 - R24. В измерительной диагонали моста появляется сигнал, пропорциональный величине поперечной силы. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„50„„1613886 А1 (ю1)5 G 01 L 5/16, 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ следовательно соединенных через промежуточное основание двумя взаимно перпендикулярными парами параллельных между собой и симметричных относительно продольной оси упругих балок 3 с тензопреобразователями, размещенными напротив поперечных падрезов, выполненных на упругих балках, При приложении нагрузки к основанию 2 компоненты внешней нагрузки создают поперечные (Х и Z), изгибающие (Му и М ) и крутящее (Мх) нагружения динамометра, При этом поперечная сила вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1, 2. Это приводит к изгибу упругих балок 3 и соответственно сжатию-растяжению тензопреобразователей R11 — R24; В измерительной диагонали моста появляется сигнал, пропорциональный величине поперечной силы.

9 ил. (21) 4459507/24-10 (22) 12,07,88 (46) 15.12.90. Бюл. М 46 (72) В,И, Лагутин и Ю.И. Радченко (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 483594, кл. G 01 1 1/22, 1973, Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1397756, кл. G 01 1 5/16, 1986. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДИНАМОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительНоА технике, в частности к устройствам многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники (например, в робототехнических системах). Цель изобретения — расширение функциональных возможностей динамометра при сохранении компактности конструкции и повышение точности измерений. Динамометр содержит два жестких опорных основания 1 и 2. поо 8

11 Р1 И5Р2

Р.1 Р10 1 РД б

Фм. у

1613886

15.

20 )5

50

Изобретение ртносится к измерительной технике, в частности к устройству многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники (например, в робототехнических системах).

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей динамометра путем обеспечения возможности измерения составляющих момента при сохранении компактности конструкции и повышении точности измерений. На фиг. 1 схематически показан предлагаемый динамометр, общий вид: на фиг, 2— вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б нв фиг. 1; на фиг, 4 — сечение  — В на фиг. 1; на фиг, 5 — 9 — электрические схемы соединения тензопреобразователей.

Динамометр содержит жесткие опорные основания 1 и 2 (фиг, 1 и 2), пару упругих балок 3 с тензопреобразователями R1 — R4, для измерения нормальной поперечной силы Z, пару упругих балок 4 с тензопреобразователями R5 — R8 для измерения боковой поперечной силы 2, упругие продольные пластины 5 с тензопреобразователями

R17 — R24 (фиг, 3) для измерения крутящего момента Мх.

Кроме того, на боковых поверхностях упругих балок 3 размещены тензопреобразователи R9 — R12 для измерения изгибающего момента в горизонтальной плоскости

Му, а на боковых поверхностях упругих балок 4 —. тензопреобразователи R13 — R16 для измерения изгибающего момента в вертикальной плоскости М . На упругих балках 3 и 4 напротив тензопреобразователей R1—

R4 и R5 — R8 соответственно выполнены цилиндрические подрезы 6, служащие для .повышения чувствительности и избирательности динамометра к поперечным силам.

Для повышения чувствительности динамометра к изгибающим моментам тензопоеобразователи R9 — R12 и R13 — R16 размещаются на боковых поверхностях упругих балок 3 и 4 соответственно в районе подрезов.

Концы упругих продольных пластин 5 соединены жесткими поперечными кольцами 7 и 8 с лысками 9 и 10, на каждой из которых с одной стороны выполнены жесткие выступы 11 и 12, которые соединяются с упругими балками 3 и 4 соответственно, Для удобства размещения различных коммуникаций в теле динамометра в основаниях 1 и 2 выполнено сквозное продольное отверстие 13. Тензопреобразователи R1—

R4, R5 — R8, R9 — R12, й13 — R16 и R17 — R23 соединены в мостовые измерительные схемы в соответствии с фиг, 5„.9.

Таким образом; силовая схема разработанного динамометра представляет Собой две пары упругих в поперечном направлении балок 3 и 4, расположенных во взаимоперпендикулярных плоскостях и соединенных между собой через жесткие кольца 7 и 8 продольными упругими пластинами, ориентированными по отношению к этим плоскостям под углом 45 .

Работа динамометра осуществляется следующим образом, .Внешняя нагрузка прикладывается к опорному основанию 2. Компоненты внешней нагрузки создают поперечное (Y и 2 .) изгибающее (М и М ) и кру гящее (MK) нагружения динамометра. При этом поперечная си .а вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в вертикальной плоскости относительно опорных оснований 1 и 2 (фиг. 1 и 2). Это приводит к изгибу балок 3 и соответствующему сжатию-растяжению тензопреобразователей R1 — R4, а в измерительной диагонали моста (фиг, 5) появляется электрический сигнал, пропорциональный поперечной силе. Выполнение надрезов б обеспечивает независимость показаний этого динамометра от точки приложения силы.

Аналогично поперечная сила Z вызывает плоскопараллельное смещение жестких колец 7 и 8 в горизонтальной плоскости, изгиб упругих балок 4, соответствующее. сжатие-растяжение тензопреобразователей R5 — RB (фиг. 1 — 4) и появление в измерительной диагонали моста электрического сигнала, пропорционального поперечной силе.

Изгибающий момент Му, действующий в горизонтальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 3, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей

R8 — R12 и появление в измерительной диагонали моста (фиг. 7) электрического сигнала. пропорционального величине изгибающего момента, Аналогично, изгибающий момент М, действующий в вертикальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 4, соответствующее растяжение-сжатие тензапреобразователей R13 — R16 и появление в измерительной диагонали моста (фиг. 8) электрического сигнала, пропорционального величине изгибающего момента.

Крутящий момент М„вызывает плоскопараллельный разворот жестких поперечных колец 7 и 8 одно относительно другого, изгиб упругих пластин 5, соответствующее растяжение-сжатие тензопреобразователей R17 — R24 (фиг. 1 — 3) и появление в измерительной диагонали моста (фиг. 9) 161388б

Ярд А

Ю g/S4 А6 1Z в20 6 электрического сигнала, пропорционального величине крутящего момента.

Симметрия данного динамометра обеспечивает независимость его показаний от действия изгибающих моментов и поперечных сил.

Формула изобретения

Тензометрический динамометр, содержащий два жестких опорных основания. расположенных симметрично относительно продольной оси динамометра, две взаимно перпендикулярные пары продольных упругих балок,. на внутренних поверхностях которых выполнены поперечные подрезы, напротив которых размещены тензопреобразователи, и промежуточное основание, расположенное между обеими парами балок и связанное с ними со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой опорному основанию, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за

ИЯ15 N юг. Я счет обеспечения возможности измерения составляющих момента при сохранении компактности и повышения точности измерений, он снабжен жесткими кольцами с

5 лысками, расположенными на промежуточном основании, и жесткими выступами, расположенными на опорных основаниях, с которыми связаны соответствующие пары продольных упругих балок, при этом опор10 ные основания выполнены с отверстиями, а промежуточное основание выполнено в виде четырех упругих продольных пластин, симметричных относительно продольной оси и крестообразно расположенных в по15 перечном сечении вдоль боковых граней упругих балок с размещенными на них тензопреобразователями, причем пластины связаны по концам между собой при помощи жестких поперечных колец с лысками

20 для жестких выступов, а на образованных подрезами перемычках боковых граней продольных упругих балок размещены дополнител ьны е тек зоп реобразователи.

1613886

Составитель И.Малинова

Техред M.Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор С.Лисина

Заказ 3887 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101