Тензорезисторный преобразователь усилий

 

Сущность изобретения: тензорезисторный преобразователь усилий содержит две плоские упругие балки с тензорезисторами, переходящие в силопередающие участки. Одни концы упругих балок соединены жестким элементом, а силопередающие участки - узлом однонаправленного перемещения в виде двух параллельных балок через упругие шарниры. К силоопределяющим участкам прикреплены силовоспринимающий и опорный элементы, выполненные в виде кронштейнов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерениям усилий и может быть использовано при изготовлении весоизмерительных приборов.

Известен тензоpезистоpный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде прямоугольного параллелепипеда, в котором перпендикулярно боковым граням выполнены два сквозных отверстия, соединенные пазом, а перпендикулярно граням выполнены в зонах упругих шарниров концентраторы напряжения для тензорезисторов в виде двух отверстий [1] Известен тензорезисторный преобразователь усилий, содержащий упругий элемент из силопередающих частей, связанных между собой узлом однонаправленного перемещения через упругие шарниры, и чувствительной части с тензорезисторами, выполненной в виде консольной балочки и связанной через развязывающую балочку с силопередающими элементами [2] Это устройство является прототипом изобретения.

Недостаток известных устройств существенные изменения деформаций по длине и ширине упругих участков, что характерно для консольного закрепления упругих балок. Это предъявляет высокие требования к точности размещения тензорезисторов для получения идентичных характеристик датчиков и обеспечения их взаимозаменяемости.

Целью изобретения является обеспечение одинаковых деформаций по длине участков упругих балок с равными сечениями, используемых для наклейки тензорезисторов.

Цель достигается тем, что в тензорезисторном преобразователе усилий, содержащем упругий элемент, состоящий из силопередающих частей, связанных между собой узлом однонаправленного перемещения через упругие шарниры, и чувствительной части с тензорезисторами, а также силовводящий и опорный элементы, чувствительная часть выполнена в виде двух упругих балок, размещенных вдоль направления действия усилий и соединенных со стороны одних концов жестким элементом, перпендикулярным осям упругих балок, силопередающие части выполнены в виде жесткого продолжения других концов упругих балок, а узел однонаправленного перемещения выполнен в виде двух параллельных балок.

Кроме того, в тензорезисторном преобразователе силовоспринимающий и опорный элементы выполнены в виде кронштейнов, жестко связанных соответственно с силопередающими частями.

Обеспечение одинаковых деформаций в области наклейки тензорезисторов устраняет технологические трудности, связанные с обеспечением точного месторасположения тензорезисторов.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Преобразователь содержит две плоские упругие балки 1 с тензорезисторами 2, переходящие в силопередающие участки 3. При этом упругие концы соединены жестким элементом 4, а силопередающие участки 3 узлом однонаправленного перемещения в виде двух параллельных балок 5 и 6 через упругие шарниры 7 и 8. К силопередающим участкам прикреплены кронштейны 9 и 10. Кронштейн 9 в данном случае воспринимающий усилие, а 10 опорный.

Преобразователь работает следующим образом.

Сила Р, приложенная к кронштейнам 9 и 10, передается ими через силопередающие участки 3 на упругие балки 1. Поскольку линии приложения силы и реакции опоры смещены и образуют плечо, то на балки 1 действуют моменты. В результате в балках 1 возникают деформации изгиба, которые на участках с равными сечениями также будут одинаковыми по длине этих участков. Это следует из расчетных и экспериментальных данных. Если в формулу закона Гука ε=σ/E, где ε- деформация; σ- напряжение; Е модуль упругости, подставить значение σ= M/W, где М изгибающий момент; W момент сопротивления, то получим ε= M/EW, где все величины постоянны (для данной формы сечения и материала). Следовательно, деформация ε постоянна по всей длине равного сечения балки 1. Видно, что требования к точности месторасположения тензорезисторов существенно снижаются: в области их наклейки деформации одинаковые по всей площади.

Формула изобретения

1. Тензорезисторный преобразователь усилий, содержащий упругий элемент, состоящий из силопередающих частей, связанных между собой узлом однонаправленного перемещения через упругие шарниры, и чувствительной части с тензорезисторами, а также силовводящий и опорный элементы, отличающийся тем, что чувствительная часть выполнена в виде двух упругих балок, размещенных вдоль направления действия усилий и соединенных со стороны одних концов жестким элементом, перпендикулярным осям упругих балок, силопередающие части выполнены в виде жесткого продолжения других концов упругих балок, а узел однонаправленного перемещения выполнен в виде двух параллельных балок.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что силовоспринимающий и опорный элементы выполнены в виде кронштейнов, жестко связанных соответственно с силопередающими частями.

РИСУНКИ

Рисунок 1