Силоизмерительное устройство

 

СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙ-г СТВО, содержащее корпус, магнитоупруri«t преобразователь в, виде двух .:,. пластин с обмотками, расположенных под углом одна к другой, соединенных на одном конце в точке их пересече ,ния и жестко связанных основанием на другом конце, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения остаточной нелинейности, поверхность основания преобразователя и контактирующая с ней поверхность стойки корпуса выполнены цилиндрическими d радиусом от точки пересечения пластин с возможностью относительного перемещения, причем эти поверхности прижаты одна к другой посредством защемляющего приспособления (Л 00 да to СХ)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН узап G 01 L 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП"ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ, (21) 3395337/18-10

:(22) 10.09.81

:(46). 30.03.83. Бюл. Р 12. ,(72) В.М.Бескоровайный и М.Н.Гуманюк (71) Киевский институт автоматики

° ° ° ° ° им. ХХУ съезда КПСС, (53 ) 531. 781,(088 ° 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР . Р- 521479, кл..б 01 L 1/12, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР ;по заявке Р 2864168/18-10,. .кл. G 01 Р, 15/11, 04.01.80(прототип).

I (54) (57) СИЛОИЗМЕРИ1ЕЛЬНОЕ УСТРОЙ-.

СТВО, содержащее корпус, магнитоупругий преобразователь в-.виде двух

„„SU„„1008628 А пластин с обмотками, расположенных под углом одна к другой, соединенных на одном конце в точке их пересече,ния и жестко связанных основанием на другом конце,.о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повыаения точности за счет исключения остаточной нелинейности, поверхность ос- нования преобразователя и контактирующая с ней поверхность стойки корпуса выполнены цилиндрическими с, радиусом от точки пересечения пластин с возможностью относительного перемещения, причем эти поверхности прижаты одна к другой посредством защемляющего, приспособления, Ф

1008628

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении для измерения малых усилий, например на конвейерном транспорте, при созданиию приборов измерения давлений, разности давлений в,химической, нефтехимической промьыленности, в автомобиле- и тракторостроении и других отраслях народного хозяйства.

Известно магнитоупругое силоиз- 10 мерительное устройство, содержащее два магнитных контура (дифференциальных) в виде двух параллельных пластин из одного и того же магнитоупругого материала, снабженных отверстиями для размещения обмоток, хвостовиком на одном конце и опорной площадкой на другом, изготовленными иэ немагнитного материала, обмотки намотаны на каждой пластине в отдельности 1 j.

Корректировка линейности может быть выполнена с первоначальным использованием переменного резистора и последующей заменой его двумя постоянными резисторами, величина которых определена по положению среднего контакта переменного резистора.

Однако это требует индивидуального изготовления большого количества резисторов и, следовательно, трудоемко и нетехнологично.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство„содержащее маг- нитоанизотропные преобразователи усилия в электрический сигнал, иэготов- 35 ленные в виде дифференциальных пластин за одно целое с инерционной массой и жестко связанные с основанием 2 J.

Однако это устройство обладает 40 низкой точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения усилий за счет уменьшения погрешности нелинейности.

Поставленная цель достигается тем, что в силоизмерительном устройстве, содержащем корпус, магнитоупругий преобразователь в виде двух пластин с.обмотками, расположенных под углом одна к другой, соединенных на одном конце в точке их пересечения и жестко связанных основанием на другом конце, поверхность основания преобразователя и контактирующая с ней поверхность стойки корпуса выполйены цилиндрическими с радиусом от 55 точки пересечения пластин с воэможностью относительного перемещения, причем эти. поверхности прижаты одна к другой посредством защемляющего приспособления. 60

Плавный поворот преобразователя вокруг оси без изменения положения в пространстве точки приложения усилия к преобразователю позволяет производить изменение угла между направлением усилия и продольной осью каждой пластины, причем увеличение угла одной иэ пластин на величину )Ъ1 в пределах с /2относительно исходно—

ro, симметричного положения сопровож— дается уменьшением угла для другой пластины на ту же величину р (зависимости усилий Рри Р от угла и изменения соотношения между ними приведены в описании работы устройства ). В результате этого при величине угла К, составляющей, например 10, поворот преобразователя в пределах +5о позволяет изменить соотношения усилий Р р и Рс в пределах 101,5-98,5Ъ, т.е. на +1,5%.

Изменение угла между продольными осями пластин и направлением усилия является эффективным средством коррекции остаточной нелинейности выходного сигнала преобразователя.

Защемляющее устройство позволяет фиксировать основание преобразователя при одном иэ значений угла между плоскостью симметрии преобразователя, лежащей между пластинами и проходящей через его продольную ось, и перпендикулярном на направление усилия, который может плавно изменяться в пределах + сК/2, позволяет точно установить угол, необходимый для осуществления компенсации остаточной нелинейности и затем сохранять, bro значение на весь период эксплуатации устройства.

На фиг.1 а,б показаны схема конструкции предлагаемого устройства и диаграммы разложения сил в нем при изменении угла о соответственно, на фиг.2 — устройство, общий вид.

Устройство включает в себя пластины 1 и 2(фиг.2 ) преобразователя, изготовленные иэ одного и того же материала и идентичные по размерам.

Пластины соединены между собой посредством основания 3 и опорной площадки 4, изготовленных из немагнитного сплава. Сквозь окна, имеющиеся на пластйнах, уложены обмотки 5 на каждой,иэ них.

Торцовая поверхность б основания выполнена цилиндрической как и поверхность 7 опорной стойки 8 корпуса 9. Пластины расположены под углом о одна к другой и на линии пересечения продолжений их плоскостей выполнено гнездо 10 для приложения измеряемого усилия P. Эта же линия является геометрической осью цилиндрических поверхностей 6 и 7. Благодаря этому основание 3 может перемещаться вверх и вниз по стойке 8, вращаясь относительно точки 11 приложения усилия гнезда 10.

После установки преобразователя под нужным углом р между его продольной осью и плоскостью, перпен дикулярной направлению усилия, прохо1008628

Фиг.8

ВНИИПИ Заказ 2329/54 Тираж 871 Подписное. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дящей через точку 11, его положение .фиксируется защемляющим устройством 12.

Защемляющее устройство может быть выполнено, например, в виде шпильки, встроенной в основание по продольной оси преобразователя, вертикального паза в стойке корпуса и гайки (фиг, 2) . Возможны и другие варианты его выполнения.

Для передачи измеряемого усилия . в точку 11 используется серьга 13, связанная с силовоспринимающим элементом 14, выполненным в виде штока, зафиксированного от смещений в плоскости, перпендикулярной направлению усилия, посредством мембран 15, встроенных в стенки корпуса.

Устройство работает следующим образом.

Приложение измеряемого усилия Р 20 к штоку 14 и от него в точку 11 создает изгибающий момент на преобразователе и разложение усилия P на составляющую. Рр, направленную вдоль пластины 1 и создающую в ней напря- 25 жение растяжения, и Р, направленную вдоль пластины 2 и вызывающую в ней напряжения сжатия (фиг.1, а и б) .

Растяжение пластины 1 вызывает увеличение ее намагниченности уменьшаI 30 ется магнитное сопротивление пласти.ны, а также ток в обмотке.

Сжатие пластины 2 вызывает умень аение ее намагниченности, магнитное сопротивление контура растет, ток в обмотке увеличивается. При подключении обмоток к мостовой схеме сигналы, Ю возникающие на выходе каждой иэ них, взаимно вычитаются, обеспечивая суммарный выходной сигнал, отличающийся повышенной линейностью и практически полным отсутствием выходного сигнала при отсутствии измеряемого усилия. Поскольку некоторая остаточная нелинейность все же может иметь место, для ее компенсации осуществляют поворот преобразователя на угол /3 от исходного (симметричного ) положения в ту или иную сторону, что вызывает изменение соотношения усилий Рр и Р,чем достигается коррекция ос- таточной нелинейности выходного сигнала.

После установки преобразователя под .углом f3, обеспечивающим наилучший результат коррекции остаточной нелинейности, основание 3 окончательно фиксируется на стойке 8 защемляющим устройством 12. В дальнейшем направление усилия относительно продольной оси преобразователя остается неизменным, поскольку положение силовоспринимающего штока 14 также остается четко фиксированным относительно преобразователя посредством мембран 15.

Предлагаемое устройство обладает более высокой точностью,достигаемой за счет уменьшения погрешности. нелинейности преобразователя, сохранения минимальной аддитивной составляющей температурной погрешности и повышения жесткости, т.е. динамических характеристик силоизмерительного устройства.