Тензорезисторный датчик силы

 

Изобретение относится к измерительной технике и касается измерения величин, сопровождающихся значительным силовведением и перегрузками. Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности . Датчик силы содержит cf ловводящий 12 Ю 11 элемент, упругий элемент 1. выполненный в форме тела вращения с тензорезмсторами 2,3 и два дополнительных упругих элемента 5,6, соосных основному, расположенных от него по обе стороны и сопряженных с силовводящим элементом и корпусом. Один из дополнительных упругих элементов установлен в корпусе с образованием осевою зазора между торцовой поверхностью и корпусом датчика, а осевая жесткость дополнительных упругих элементов 5,6 по крайней мере на порядок меньше осевой жесткости основного упругого элемента Кроме того, датчик силы содержит дополнительный корпус 8 со скошенной площадкой и сопряженный с ней регулируемый упор 9 1 з.п. ф-лы, 1 ил. & (Л с VI ел ON VI ч XI

союз советс ких социм истич: ских

РЕСПУЕЛИК

„, Я2 „„1756777 А1 (я)5 6 01 1. 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И3ОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«4 (Л

1 . .:--.: .. -, ". 2

1 (21) 4825269/10 - -, элемент, уйругий элемейт 1, выполненный в (22) 04.04.90 ..: форме тела вращения с тензорезисторами (46) 23.08.92. Бюл. й. 31 2, 3 и два дополнительных упругих элемента (71) Одесский политехнически(. институт 5,6, соосных основному, расположенных от (72) B.Е.Морозовский, В,Ф. Семенюк, него по обе стороны и сопряженных с силовА.И.КравченкойА.Ю.Хусаинов водящим элементом и корпусом; Один из (56) Авторское свидетельство СССР дополнительйых упругих элементов устаМ 298997, кл. 6 01 L 1/22; 1969.:. :: новлен в корпусе с образованием осевого Авторскоесвидетельство СССР зазора между торцовой поверхностью и

М 1027546, кл. G 01 L 1/22, 1983.:;::: корпусом датчика, а осевая жесткость до(54)ТЕНЗОР =ЗИСтОРНЫЙДАТЧИКСИЛЫ полнительных упругих элементов 5,6 по (57) Изобретение относится к измерйтель- . крайней мере на порядок меньше осевой ной технике и касается измерения величйн, жесткости основного уйругого элемента. сопровождающихся значитель1гым силовве- Кроме того, датчик сйлы"содержит дополнидением и перегрузками. Цель изобретения. тельный корпус 8 со скошенной площадкой

:. — повьиденйе точности измерения и надеж- и сопряженный с ней регулйруемый уйор 9. ности.Датчиксилысодержитюловводящий 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1756777

" Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измер ения величин, сопровожд ающихся значительным силовведением и перегрузками.

Известен тензорезисторный датчик силы, принятый в качестве аналога, у которого упругий элемент в форме тела враще1 ия, на подреэисторных выступах которого размещены тенэорезисторы, свободно установлен на круговую призму корпуса и своей силовводящей частью сопряжен с корпусо л герметизирующей кольцевой мембраной.

К недостаткам этого датчика относится незащищенность его от перегрузок и силовведения.

Известен тензорезисторный датчик силы, в котором осевое перемещение упругого элемента при перегрузках ограничено упорами на корпусе и крышке, К недостаткам известного датчика относят невозможность регулирования допустимой степени перегрузки без разгерметизации датчика и отсутствие защиты от боковых паразитных нагрузок, Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения чувствительности к поперечным нагрузкам и защита датчика от перегрузки, С целью повышения точности за счет уменьшения чувствительности к поперечным нагрузкам 0 тензорезисторном датчике силы, содержащем корпус, упругий элемент и силовводящу1о часть, введены два дополнительных упругих элемента, соосных основному, расположенные по обе стороны от него и сопряженные с силовводящим эле: ментом и корпусом, при этом один издополнительных упругих элементов установлен с образованием зазора между его торцовой поверхностью и корпусом датчика, а осевая жесткость дополнительных упругих элеменTo8 Ilo крайней мере на порядок меньше осевой жесткости основного упругого элемента.

С целью защиты датчика от перегрузок в него введен дополнительный корпус с выполненной в его средней части скошенной площадкой, регулируемый упор, сопряженный с указанной площадкой и регулировочные элементы, расположенные в дополнительном корпусе.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Датчйк состоит из основного упругого элемента 1, выполненного в форме тела вращения, на подрезисторных выступах кольцевой части которого размещены тензорезисторы 2 и 3, силовводящей части

4, дополнительных упругих элементов 5 и 6, расположенных в основном корпусе 7, который в свою очередь находится в дополнительном корпусе .0, упора 9, перемещаемого с помощью регулировочных винтов 10, имеющих свои контргайки 11 и фиксатора 12.

Датчик работает следующим образом.

10 После размещения тензорезисторов на основном упругом элементе, все упругие элементы сопрягаются с силовводящей частью и помещаются D ocHOBlloA корпус. При

" этом между торцовой поверхностью допол15 нительного упругого элемента 5 и основным корпусом 7 в растачке образуется зазор Лб. . После выборки этого зазора за счет осевой деформации дополнительного упругого элемента 5 и его фиксации от относительного

20 осевого перемещения в корпусе 7 с помощью фиксатора 12, слловводящая часть датчика оказывается нагруженной осевой силой Г;, = Cg hg, где Сг — коэффициент осевой жесткости дополнительного упруго25 гоэлеменга 5. Поддействием силы Гэ будет иметь места и осевая деформация упругих элементов 1 и 6 на величину

Fr>

hi,6 — —, где С1 и Се соответственно

C> + Ce коэффициенты осевых жесткостей упругих элементов 1 и 6.

Ввиду того, что осевая жесткость дополнительных упругих элементов по крайней мере на порядок меньше осевой жесткости основного упругого зле лента С)» Се, С1» С, осевое перемещение ш,бсиловводящей части будет незначительным и разгрузка дополнительного упругого элемента

5 будет также незначительна. Под действием измеряемой силы Г произойдет догрузка основного упругого элемента 1 и дополнительного упругого элемейта 6 и разгрузка дополнительного упругого элемента 5.

Однако, если при этом соблюдается условие h6 >Й,e+AI, где и — допустимое из условий возможной перегрузки датчика осевое перемещение силовводящей части 4, то полной разгрузки упругого элемента 5 не

50 произойдет. Так как дополнительные упругие элементы 5 и 6 обладают невысокой осевой и высокой радиальной жесткостями, то действие поперечной силы F< через них передается от силовводящей части на основной корпус датчика и в минимальной степени воспринимается основным упругим элементом, который, в свою очередь, малочувствителен к поперечным нагрузкам. Это обуславливает высокую точность измере1756777

Составитель А. Хусаинов

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор М, Бланар

Заказ 3083 Тираж :Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР..

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 415

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния при действии боковых паразитных íа- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я грузок.. 1. Тензорезисторный датчик силы, соТак как осевая деформация совокупно- держащий размещенные в корпусесиловвости упругих элементов невелика, то прй не- дящий элемент и упругий элемент, обходимости защиты датчика от перегрузки 5 выполненный в форме "тела вращения с основной корпус размещается в дойолни-" размещенными йа нем тензорезисторами, тельном корпусе, в центральной части кото- отличающийся тем, что, с целью рого установлен упор, имеющий на .. повйшения точности за счет умейьшения сопрягаемой с корпусом поверхности скос чувствительности к пойеречйым нагрузкам, под углом ix и фиксируемый в радиальном 10 в него введены два дополнительныхупругих направлении винтом 10. С помощью этйх элемента, соосных-с основным,: располовинтов и устанавливается осевой зазор Й женных по обе стороны:от него и сопряженмежду упором 9 и силовводящей частью 4, ных с силовводящим элементом и корпусом, выборка которого предотвращает даль- при этом один из дополнительных упругих нейшее нагружение упругих элементов. 15 элементов установлен с образованием эазоПод действием осевых сил меридиональ- ра между его торцовой. поверхностью и корное сечение кольцевой части основного пусом датчика. а осевая жесткость упругого элемента 1 поворачивается, что - дополнительных упругих элементов по обуславливает приращение деформацйй крайней мере на порядок меньше осевой разных знаков для тензорезисторов 2 и 3. 20 жесткости основного упругого элемента.

Последнее позволяет реализовать изме - - 2. Датчик по и. 1, отл и ч а ю шийся . рительную схему с четырьмя активными тем, что, с целью защиты датчиКа от перетензорезисторами;, ...:: .: грузок, в него введены дополнительный корТехническими преимуществами датчи- пус с вйполненной в его средней части ка является уменьшение чувствительности к. 25 скошенной площадкой, регулируемый упор, поперечным нагрузкам, что обеспечивает сопряженный с указанной площадкой, и ревысокуюточность измерений и защита дат- гулировочные элементы, установленные в чика от перегрузки..::.... дополнительном корпусе.