Тензорезисторный датчик силы

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NUWNII

РЕСПЮЛИН (19) (11) 3f59G 01 L 1 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 д

3. к

ГОСУДМРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

FIO ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3395444/18-10 (22) 11.02.82 (46) 07.07.83. Вюл. У 25 (72) Е.Г. Галзман„ В.Ф. Семенюк н A.È. Клименко (71 ) Одесский ордена Трудового Красного Знамени Политехнический институт (53) 531 .. 781 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свндетельство СССР

В 667834, кл.. Q, 01 L. 1/22, опублик.

1979.

2. Авторское свидетельство СССР

В 208997, кл. Ч» 01 L 1/22, опублик.

1966 (прототип ). (54)(57 ).1. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК

СИЛЫ, содержащий цилиндрический корпус с внутренним опорным выступом, упругий- элемент в форме кольце-. вой пластины с двухсторонним концентрическим ребром, на котором намотаны проволочные тензорезисторы, силовводящий элемент, цилиндричес4 кая оболочка которого выполнена за одно целое с упругим элементом, предохранительный упор, размещенный на дне корпуса, и мембрану, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью измерения знакопеременных усилий н повышения чувствительности, датчик снабжен сопряженной с корпусом опорной крышкой с размещенным на ней соосно с корпусом вторым предохранительным упором, оснащенным внешним концентрическим опорным выступом, при этом упругий элемент закреплен но внешнему и внутреннему краям соответственно между противоположно направленными выступами корпуса и второго упора, причем упругий элемент снабжен по внешнему ® и внутреннему краям двумя противоположно ориентированными бортами, опорные плоскости которых совпадают с нейтральной плоскостью упругого элемента и контактируют с выступами корпуса н второго упора.

1027546 ь5

2. Дат чо п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен упорной крышкой, размещенной в корпусе с возможностью осевого переме4

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано для измерения знакопеременных усилий.

Известны тензорезисторные датчики для измерения знакопеременных усилий, содержащие тензорезисторы, наклеенные на упругий элемент, корпус, мембрану„ силовводящие элементы, соединенные как одно целое с упругим элементогл t 1 1.

Однако эти датчики недостаточно чувствительны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик, содержащий упругий элемент в форме кольцевой пластины с концентрическим ребром, на выступающих поверхностях которого намотаны по винтовой линии проволочные тензорезисторы, и имеющий на внешнем контуре кольцевой борт, плоскость которого совпадает с нейтральной плоскостью элемента (2 J.

Однако известный датчик не позволяет измерять знакопеременные нагрузки, !

Цель изобретения - измерение энакопеременных усилий и повышение чувствительности датчика.

Указанная цель достигается тем, что известный тензорезисторный датчик усилий, содержащий цилиндрический корпус с внутренним опорным выступом, упругий элемент в форме кольцевой пластины с двухсторонним концентрическим ребром, на котором ,.намотаны проволочные тензорезисторы, силовводящий элемент, цилиндрическая оболочка которого выполнена как одно целое с yrrpyr элементом, предохранительный упор, размещенный на дне корпуса, и мембрану, снабжен сопряженной с корпусом опорной крышкой с размещенным на ней соосно с корпусом вторЫм предохранительным упором, оснащенным внешним концентрическим опорным выступом, при этом упругий элемент закреплен по внешнему и внутреннему краям соответственно между противоположно направленными выступами корпуса и второго упора, причем упругий элемент снабжен по внешнему и внутреннему краям двумя протИво15

45 щения и фиксации и выполненной в виде стакана с цилиндрическим выступом и центральным отверстием,в котором расположен силовводящий элемент.

2 положно ориентированными бортами, опорные плоскости которых совпадают с нейтраЛьной плоскостью упругого элемента и контактируют с выступами корпуса и второго упора.

Кроме того, датчик снабжен упорной крышкой, размещенной в корпусе с воэможностью осевого перемещения и фиксации и выполненной в виде стакана с цилиндрическим выступом и центральным отверстием, в котором расположен силовводящий элемент.

На чертеже изображен предлагаемый датчик, разрезанный осевой плоскостью, общий вид.

Датчик содержит силовоспринимающие корпус 1 с концентрическим выступом 2, опорная часть которого имеет трехгранное поперечное сечение, и опорную крышку 3 с размещенным на ней соосно с корпусом 1 предохранительным упором 4, имеющим внешний концентрический выступ 5 с опорной частью, подобный выступу

2, но противоположно ему ориентированной. Упор 4 имеет форму ступенчатого цилиндрического стакана и выполняется как одно целое с крышкой

3, которая размещается в корпусе 1 по посадке скольжения и закрепляется в нужном положении. Упругий элемент б имеет форму круглой кольцевой пластины с концентрическим реб ром 7, на выступающих поверхностях которого. намотаны по винтовой линии проволочные тензорезисторы 8 (с минимальным натягом ) и 9 (с максимальным натягом ), образующие активные плечи электрического моста.

По внешнему и внутреннему краям упругий элемент б опирается на выступы 2 и 5 своими бортами 10

И 11, опорные плоскости которых совпадают с нейтральной (срединной ) плоскостью элемента б и противоположно ориентированы одна к другой и соответствующим выступам. Фиксация элемента производится соответствующим перемещением крышки 3 с упором. 4. Силовводящий элемент 12, имеющий форму сплошного ступенчатого цилиндра с тонкостенной оболочкой 13 на конце, монолитно соединен оболочкой 13 с упругим элементом б в окрестности среднего диаметра элемен,та б. При этом ребро 7 расположено

3 1027546 4

Составитель В. Годзиковский

Техред B.äàëåêoðåé Корректор A.Èëüèí

Редактор В. Петраш

Заказ 4725/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с внешней стороны оболочки 13 на периферийной части элемента б. На свободном конце силовводящего элемента 12 имеется резьба и сферический торец для присоединения датчика к силопередающему устройству. Упорная крышка 14 несет на себе цилиндрический выступ 15 по периметру .отверстия в днЕ для свободного вывода конца силовводящего элемента 12 и крепится в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения резьбовое соединение для установки необходимого зазора между торцами цилиндрического выступа 15 и ступени силовводящего элемента 12.

Мембрана 16, воспринимающая радиальные составляющие внешнего усилия, закреплена на выступающем конце элемента 12 и торце корпуса 1.

Предохранение оболочки 13 и упругого элемента б от перегрузки осущест влятся путем ограничения осевых перемещений силовводящего элемента

12 зазорами между торцами упоров

4 и 15 и, соответственно, торцом ступени и дном силовводящего элемента 12. Кроме того, на выступающей части боковой поверхности упора 4 намотаны компенсирующие тензорезисторы 17, концы которых через

;отверстия в упоре 4 и элементе б вы" ,: ведены в полость корпуса i.

Датчик работает следующим образом.

Внешнее усилие, сжимающее оболочку 13 силовводящего элемента 12, передается через нее к упругому элементу б, опирающемуся в этом случае своим бортом 11 на выступ 5 предохранительного упора 4. !

О Упругий элемент б ассиметрично изгибается выпуклостью вверх, а его ребро 7 поворачивается. При этом деформация растяжения от натяга в проволоке тензорезистора 8 увелиf5 чивается, а в тензорезисторе 9 уменьшается. При изменении направления внешнего усилия на обратное упругий элемент б опирается своим бортом 10 на выступ 2 корпуса 1, но направление его изгиба и поворота ребра 7 не изменяется, сохраняя характер деформирования тензорезис торов 8 и 9.

Использование предлагаемого датчика в системах, предназначенных для измерения знакопеременных усилий, позволит упростить конструкцию силоиэмерительных систем эа счет изъятия реверсивных устройств и повысить точность измерений,.