Устройство для измерения усилий

 

<>479967

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.73 (21) 1902615/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.08.75. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 25.03.76 (51) М. Кл. G 0111/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР йо делам изобретений и открытий (53) УДК 531.781 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н, Бауман, В. H. Шашков и О. Ф. Бирюков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано при измерении усилий, возникающих при работе гидравлических прессов и прокатных станов.

Известные устройства для измерения усилий, содержащие цилиндрический упругий элемент с кольцевым якорем у основания, индуктивные преобразователи деформации упругого элемента по высоте и диаметру, магнитропроводы которых размещены на нижней крышке и радиальных выступах корпуса, а обмотки включены по дифференциально-трансформаторной схеме, и измерительный прибор, обладают погрешностью:измерения усилия, вызванной неравномерным распределением усилий по площадям опор упругого элемента.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения от неравномерности распределения усилий .по площадям опор упругого элемента.

Это достигается за счет того, что устройство снабжено вторым кольцевым якорем, расположенным на цилиндрическом упругом элементе вблизи верхней опорной поверхности его, и,дополнительными индуктивными преобразователясни углов поворота опорных поверхностей упругого элемента, размещенными между радиальными выступами корпуса н двумя кольцевыми якорями и выполненными в виде Ш-образных магнитопроводов с катушками, зажатых между соответствующим якорем и радиальным выступом корпуса посредством пружинки и неэлектропроводной днамагб нитной призмы на среднем стержне магнитопровода, при этом выходные цепи дополнительных индуктивных преобразователей подсоединены к резисторам, включенным последовательно с резистором цепи индуктивных пре10 образователей деформации упругого элемента по высоте и диаметру.

На фиг. 1 по,казано устройст,во, общий ви.д, на фиг. 2 — схема соединения обмоток магнитных цепей, компенсирующих ошибку, вызванную влиянием неравномерного распределения по площадям опор; на фиг. 3 — с ема соединения обмоток, компенсирующих погрешность измерения силы, вызванную изгибом упругого элемента; на фнг. 4 — схема соединения обмоток индуктивного преобразователя основного контура измерения и компенсирующих цепей (дополнительных индуктивных преобразователей).

Устройство содержит цилиндрический упругий элемент 1, на котором выполне:iu три бортика 2 — 4, один;из которых 2 служит для крепления индуктивных преобразователей, а два других 8 и 4 являются якорямн магнитных цепей; корпус 5 для крепления магнитных цепей; крышку 6; магнитопровод 7 ин479967

65 дуктивного преобразователя деформации упругого элемента по высоте; магнитопроводы

8 и 9 индуктивных преобразователей углов поворота опорных поверхностей упругого элемента; пружины 10 и 11; призмы 12 и 18 из неэлектропроводного диамапнитного материала; катушки обмоток возбуждения 14 и измерительные катушки 15 индуктивных преобразователей углов поворота опорных поверхностей упругого элемента; катушки 16 индуктивного преобразователя деформации упругого элемента по диаметру; катушки 17 индуктивного преобразователя деформации упругого элемента по высоте и соединительный болт 18.

Между якорями упругого элемента и магнитопроводами индуктивных преобразователей выполнены зазоры б, бь б и б . Катушки индуктивных преобразователей 16 и 17 включены между собой последовательно и образуют две цепи L, и L, включенные по дифференциально — трансформаторной схеме (фиг. 4), причем L фиксирует деформацию диаметра, а L, — высоты упругого элемента.

Обмотки возбуждения дифференциальных магнитных цепей W, (фиг. 2) катушек 14 (фиг. 1) соединены между собой последовательно и включены на напряжение питания.

Обмотки дифференциальных магнитных цепей

Г. и 14 „ (фиг. 2) катушек 15 (фиг, 1) соединены последовательно и включены на полупроводниковые вьппрямители, а с них на емкостно-омические фильтры RC, причем напряжения с резисторов фильтров включены между собой дифференциально, а образовавшаяся,разность потенциалов U„, от магнитной цепи, расположенной под верхней опорой, подана на резистор R (фиг. 4) . Напряжение от магнитного преобразователя расположенного над нижней опорой, подано на резистор Rz (фиг. 4).

Обмотки 14 „и 14"„ (фиг. 3) дифференциальных магнитных цепей нагружены на полупроводниковые выпрямители В5, Вб и после фильтрации на емкостно-омических фильтрах их напряжения включены дифференциально на резистор Я4. На этот же резистор подана разность потенциалов с аналогично включенной мапнитной цепи, но расположенной с противоположной стороны на одном и том же диаметре. Напряжения на резисторах R4, R5 ... R суммируются между собой, так как они включены последовательно и образовавшееся напряжение 41„подается на резистор R> (фиг.

4) от верхней опоры U„, и на резистор Rz—

UÄÄ о нижней опоры.

Устройство работает следующим образом.

При равномерном приложении нагрузки к торцам элемента 1 он деформируется без искажения формы боковой поверхности и изменяет зазоры б и ár в цепи основного контура, зазоры б и бз не изменяются. Изменение зазоров б и б< приводит к изменению реактивного сопротивления обмоток L, и 1.„. В резуль5

3О

45 тате разность потенциалов между. точками 0—

1 (фиг. 4) увеличивается, а между точками 0—

2 уменьшается и на резисторе Р, возникает разность потенциалов С „зависящая от величины приложенной к опоре силы, что зафиксирует измерительный прибор 19. При отсутствии нагрузки параметры схемы должны быть подобраны так, чтобы напряжения U„„.

U„,; U,,; U„„; У„„были равны нулю.

Если измеряемое усилие приложено к опорным поверхностям упругого элемента 1 неравномерно, то кольцевые якори 8 и 4 повернутся относительно своего первоначального положения. Одновременно корпус 5 получит дополнительное перемещение, выз ван ное,воздействием искажения формы боковой поверхности упругого элемента, а также произойдет дополнительное изменение зазора б за счет поворота нижнего якоря 4 упругого элемента. Поворот якоря, расположенного у верхней опорной поверхности упругого элемента, вызывает вертикальное перемещение магнитопровода 9, который под действием пружины 11 следует за якорем. При этом величина зазора б, над катушкой возбуждения 14 остается неизменной, в то время как величина этого зазора по одну сторону от этой катушки увеличится, а по другую — уменьшится, и на выходе цепей компенсации получают напряжение, зависящее от ус редненного угла поворота а под верхней U„„, и под нижней У,„опорами, которые скомпенсируют ошибку, вызванную симметричными неравномерными распределениями усилий на опорных поверхностях упругого элемента. ,Яля компенсации погрешности от изгиба верхней или нижней опор упругого элемента напряжения, зависящие от угла поворота по обеим сторонам от цилиндра упругого элемента, вычитаются друг из друга (фиг. 3), а полученная разность потенциалов зависит от изгиба сечения и скомпенсирует ошибку в измерении усилия, вызванную изгибом верхней

U,, и нижней К,„опор.

Предмет изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее цилиндрический упругий элемент с кольцевым якорем у основания, индуктивные преобразователи деформации упругого элемента по высоте и диаметру, магнитопроводы которых размещены на нижней крышке и радиальных выступах корпуса, а обмотки включены по дифференциально-трансформаторной схеме, и измерительный прибор, отличпющееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения от неравномерности распределения усилий по площадям опор упругого элемента, оно снабжено вторым кольцевым якорем, расположенным на цилиндрическом упругом элементе вблизи верхней опорной поверхности его, и дополнительными индуктивными преобразователями углов поворота опорных поверхностей упругого элемента, разме479967

18 щенными между радиальными выступами корпуса и двумя кольцевыми якорями и выполненными в виде Ш-образных магнитопроводов с катушками, зажатых между соответствующим якорем и радиальным выступом корпуса посредством пружинки и неэлектропроводной диа магнитной призмы на среднем стержне магнитопровода, при этом выходные цепи допол нительных индуктивных преобразователей подсоединены к резисворам, включенным последовательно с резистором цепи индуктивных

:преобразователей деформации упругого элемента по высоте и диаметру.

479967 (1

Составитель В, Герасимова

Редактор О. Филиппова Техред 3. Тараненко Корректор И. Симкина

Заказ 172/337 Изд. № 9бО Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил пред. «Патент»