Устройство для измерения усилий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное. к авт. саид-ву

Союз Советских

Социалистических

Республик

«» 7{j 5283 (5ЦМ. Кл. (22) Заявлеио09.1177 (21) 2540326/18-10 с присоединением заявки 1(о

G 01 L 1/Об

Государствеииый комитет

СССР по делам нэобретеии и и открытий (23) Приоритет.

Опубликоеаио 25.12.79. Бюллетень И9 47

Дата опубликоваиия описаиия 251279 (5З) УДК 531 787 (088.8) (72) Автор изобретения

Б,В. Михасишин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения статических и динамических нагрузок при прочностных усталостных испытаниях узлов, агрегатов и образцов.

При использовании тензорезисторных преобразователей для измерения усилий растяжения-сжатия применяют чувствительные элементы в виде упругого стержня.

И 3 вест ны силои змерит ели, содержащие чувствительный элемент в виде стержня, направляющие мембраны и тенэорезисторы, включенные в мостовые схемы (1).

Однако эти силоизмерители обладают существенным недостатком, заключающимся в трудности обеспечения равномерного напряженного состояния в стержне, так как точка приложейия силы никогда не лежит точно на продольной оси стержня. из-за неизбежных конструктивных несовершенств преобразователя, а. направление действия силы всегда образует некоторый угол с осью стержня, Поэтбм Г;в стержне образуются поперечные силы и моменты деформации стержня, которые непропорциональны прикладываемым к стержню силам.

Известен тензометрический динамометр, содержащий цилиндрический корпус, колонку с направляющими мембранами, чувствительный элемент в виде упругого стержня с тензореэисторами и опорную плиту. На каждом конце известного элемента выполнены сферические выточки, центр кривизны которых лежит в геометрическом центре этого элемента, радиус кривизны которых больше радиуса кривизны опорных сферических выточек в колонке и опор15 ной плите. Этим достигается точечный контакт с элементом передачи усилий (колонкой) и опорной плитой чувствительного элемента, а следовательно, и передача усилий строго вдоль оси

20 чувствительного элемента (2) °

Однако с помощью этого динамометра можно измерять только сжимающие усилия °

Бель изобретения - повышение точности при измерении знакопеременных нагрузок.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения усилий упругий стержень выполнен из двух ча<:тей, 30 между которыми размещен элемент иере705283 дачи усилий в виде сферической втулки, Части стержня поджаты к корпусу в направлении действия силы подвижной резьбовой опорой с усилием поджатия не меньше, половины измеряемого усилия-, а преобразователи деформации размещены на обеих частях стержня.

5

На фиг. 1 изображено предложенное устройство; на фиг, 2 — то же, вид 5 на фиг. 1; на фиг, 3 - то же, разрез

A-А на фиг. 1. 10

Устройство содержит Корпус 1 с ко:нической выточкой 2, цилиндрическим пазом 3 и резьбовой частью 4, диаметр которой больше диаметра цилиндрического паза, чувствительный элементв виде упругого стержня, выполненно15 го из двух частей 5, 6 с наклеенны. ми на них тензорезисторами 7, 8 и с размещенными по длине поясками 912, диаметр которых одного порядка с диаметром цилиндрического паза.

Части 5, б ограничены с одной стороны плоскостями 13, 14 соответственно, перпендикулярными горизонтальной геометрической оси, а с другой сферическими поверхностями 15, 25

16, центр кривизны каждой из которых расположен не ближе геометрического центра чувствительного элемен та. Части 5, 6 опираются на элемент передачи усилий 17 в виде сферичес- 30 кой силовой втулки, диаметр которой равен диаметру цилиндрического паза, а диаметр отверстия 18 в ней определяется диаметром болтовогО соединения с испытуеМым объектом. Уст- 35 ройство содержит также подвижную резьбовую опору 19 с конической выточкой 20 и резьбой 21, крышки

22, 23 и штепсельный разъем 24.

В собранном и сжатом состоянии чувствительный элемент работает как единый жесткий стержень в пределах .величины предварительного сжатия, сжимая одну из 2-х частей упругого стержня 5 или 6. Другая часть при этом разгружается. До предварительного сжатия геометрические оси двух частей упругого стержня 5, б расположены произвольно, но по мере сжатия каждая из них благодаря сфери.ческим поверхностям 15, 16 самоустанавливается под действием сжимающего усилия и ориентируется вдоль линии действия сжимающего усилия, т.е. геометрические оси каждой иэ двух частей упругого стержня 5, б совмещаются с линией действия сжимающего усилия, Наличие сферических поверхностей 15, 16 с центром кривизны,расположенным не ближе геометрического центра чувствительного элемента, в 60 совокупности с коническими выточками

2, 20, на которые опирается чувстви- тельный элемент и которые выполнены с углом конусности,обеспечивающим ему максимальную площадь опоры,обеспечивают ему достаточную продольную устойчивость, так как точка приложения силы к упругому стержню, выполненному из двух частей 5 и 6, опирающихся на элемент, передачи усилий 17, всегда находится в конусе устойчивости образованным площадью опоры и геометрическим центром чувствительного элемента, а введение предварительного сжатия позволяет сохранить совмещенными геометрическую ось вышеуказанного чувствительного элемента с линией действия сжимающего, а значит,и измеряемого усилия.

Такйм образом, предложенное устройство позволяет измерять знакопеременные нагрузки с повышенной точностью в пределах усилий предварительного сжатия, так как геометрическая ось такого чувствительного элемента всегда совпадает с линией действия. измеряемых усилий. В случае разрушения чувствительного элемента силовая цепочка не обрывается, так как корпус 1 выполнен со значительно большим запасом прочности и выполняет функции страхующего элемента. Величина предварительного сжатия, для большей гарантии, выбирается на 2-5% больше измеряемого усилия.

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом, выполненным в виде упругого, имеющего сферические концы стержня, на котором размещены преобразователи деформации, включенные в электрическую схему, элемент передачи усилий и опору, выполненные со сферическими поверхностями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при измерении знакопеременных нагрузок, упругий стержень выполнен из двух частей, между которыми размещен элемент передачи усилий в виде сферической втулки, причем части стержня поджаты к корпусу в направлении действия силы подвижной резьбовой опо-. рой с усилием поджатия не меньше половины измеряемого усилия, а преобразователи деформации размещены на обеих частях стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочное пособие. Тенэометрия в машиностроении, М,, 1975, с, 125-140, 2. Патент CQIA Р 3621927, кл, 177-211р 1971.

705283 о zi

Составитель Г, Максягин

Ре акто А. ВМелькин Тех ед З.Фанта Корректор Н Р

Заказ 8347!65 тираж 1073 Подписное

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж- 35 Ра шская наб 4 5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4