Тензорезисторный датчик силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике. Целью изобретения является уменьшение нелинейности и повышение осевой жесткости датчика. В датчике силы упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, имеющих цилиндрические опорные участки и конические деформируемые участки, сопряженные с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности которого размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки - с силовводящим элементом Б конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметричные равномерно расположенные отверстия 1 з п ф-лы, 1 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 1 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

3 ! ,О (21) 4810843/10 (22) 08.02.90 (46) 23.06.92. Бюл. ¹ 23 (71) Одесский политехнический институт (72) В.Е. Морозовский, В,Ф. Семенюк, А.И. Кравченко и А,Г, Цимбалюк (53) 531,781(088.8) (56) Патент США ¹ 3036283, кл. 338 — 5, 1962.

Заявка ФРГ М 1147054, кл, 42 К 7/05, 1962. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ „ЦАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике. Целью изобретения является уменьшение нелинейности и повышение осевой жесткости датчика. В

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерений с высокой точностью сил малого номинала.

Известен тензорезисторный датчик силы, у которого упругий элемент выполнен в форме тела вращения, в котором цилиндрическая часть, на наружной поверхности которой размещены тензорезисторы, сопрягается с двумя коническими кольцевыми пластинами, развернутыми вершинами в разные стороны и нагружаемые в центральной части.

Однако этот датчик не позволяет реализовать измерительную мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами, так как все они получают приращение деформации одного знака. Ы» 1742649 А1 датчике силы упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, имеющих цилиндрические опорные участки и конические деформируемые участки, сопряженные с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности которого размещены тензорезисторы, при атом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки — с силовводящим элементом, Б конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметричные равномерно расположенные отверстия.

1 з,п. ф-лы, 1 ил.

Известен тензорезисторный датчик силы, в котором упругий элемент выполнен в виде сильфона, на выпуклых и вогнутых частях наружной поверхности которог размещены тензорезисторы. В известном датчике возможна реализация мостовой схемы с че.ырьмя активными тензорезисторами, так как тензорезисторы на выпуклой и вогнутой частях сильфона будут испытывать приращение деформаций разных знаков, при его нагружении осевой силой, Однако такой упругий элемент обладает ярко выраженной нелинейностью, так как в процессе работы происходит изменение с одним знаком кривизны участков размещения тензорезисторов, 1742649

Целью изобретения является уменьшение нелинейности тензодатчика и повышение его жесткости.

Указанная цель достигается тем, что в тензорезисторном датчике силы, содержащем размещенные в корпусе с защитной мембраной упругий элемент с тензорезисторами и силовводящий элемент, упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, состоящих из цилиндрических опорных участков и конических деформируемых участков, каждый из которых сопряжен с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности каждого из которых размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки — с силовводя щим элементом.

С целью повышения осевой жесткости датчика в конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметричные равномерно расположенные отверстия.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Тензорезисторный датчик силы содержит наружную 1 и внутреннюю 2 кольцевые оболочки, каждая из которых имеет опорные цилиндрические участки, конические деформируемые участки и цилиндрический деформируемый участок, на наружных поверхностях которых размещены тензорезисторы 3 и 4. Одни опорные цилиндрические участки сопряжены между собой через жесткие стакан 5 и опорное кольцо 6, с затяжкой последнего винтом 7. Другим цилиндрическим опорным участком наружная кольцевая оболочка сопряжена с корпусом

8 с фиксацией от радиального перемещения кольцом 9, а внутренняя цилиндрическая оболочка сопряжена с силовводящей частью 10 с помощью фиксатора 11 и гайки 12, От внешней среды со стороны силовводящей части 10 датчик герметизирован с помощью мембраны 13, краевые участки которой фиксируются кольцами 14 и 15, а с другой стороны на корпусе навинчена крышка 16, Датчик работает следующим образом, Под действием измеряемой силы F силовводящая часть 10 нагружает внутреннюю кольцевую оболочку 2 растягивающим усилием, а наружную кольцевую оболочку 1 ввиду заклинивания их опорных цилиндрических участков в стакане 5 с помощью опорного кольца 6 — сжимающим усилием.

При этом тензорезисторы 3 испытывают приращение деформаций растяжения, а тензорезисторы 4 — сжатия, что позволяет реализовать мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами, При этом нелинейности характеристик каждой кольцевой оболочки имеют разные знаки и при суммировании взаимно нейтрализуются.

Ввиду того, что при малых углах а и толщинах стенки кольцевых оболочек д, резко возрастает прогиб конических участков, а следовательно, и осевая податливость датчика, введена перфорация конических участков, что позволяет увеличить толщину стенок конических частей, уменьшить их прогиб и увеличить осевую жесткость датчика.

Техническим преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известными является уменьшение нелинейности тензодатчика и повышение его жесткости, Формула изобретения

1. Тензорезисторный датчик силы, содержащий размещенные в корпусе с защитной мембраной упругий элемент с тензорезисторами и силовводящий элемент, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нелинейности тензодатчика, упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, состоящих из цилиндрических опорных участков и конических деформируемых участков, каждый из которых сопряжен с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности каждого из которых размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки — с силовводящим элементом, 2.Датчик по и, 1,отл ича ю щийся тем, что, с целью повышения осевой жесткости датчика, в конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметричные равномерно расположенные отверстия, 1742649

50

Составитель В, Морозовский

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор М. Янкович

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

Заказ 2277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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