Устройство для измерения усилий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ-. НИЯ УСИЛИЙ, содержащее упругий элемент с тензореэисторами, отличающ е е с я тем,что, с целью повьпнення чувствительности, упругий элемент имеет в полеречном сечении Н-образный профиль и изогнут по дуге в плоскости, перпендикулярной к его параллельным пластинам , поперечная пластш-ia нерфортфована, причем радиус кривизны упругого элемента выбран таким, что отношение стрелы йачального прогиба к,о&цей длине устройства находится в пределах 0,01-О,1. СО о 05 О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С, 01 1„1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИй (2 1) 3427654/18-10 (22) 25.01.82 (46) 23.07.83. Бюл. М 27 (72) М. В. Кольцов и В. Д. Бурдыкин (71) Воронежский сельскохозяйственный институт им. К. Д. Глинки (53) 531,781 (088.8) (56) 1. Макаров Р. А. Тензометрия в машиностроении. М., "Машиностроение, 1875, с, 114-119.

2, Патент Великобритании 1530706, кл. G 1 Я, 1978 (прототип)...Я0„„1030676 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ, содержащее упругий элемент с тензорезисторами, о т л и ч а юm e е с я тем,что, с целью повышения чувствительности, упругий элемент имеет в поперечном сечении Н-образный профиль и изогнут по дуге в плоскости, перпендикулярной к его параллельным пластинам, поперечная пластина перфорирована, причем радиус кривизны упругого элемен та выбран таким, что отношение стрелы йачального прогиба к общей длине ус ройства находится в пределах 0,01-0,1.

1 1030

Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть использовано, в частности., для измерения динамических и статистических усилий НрН испы таниях машин и механизмов, 5

Известные устройства для измерения усилий, содержащие упругий элемент в виде пластины, на боковых сторонах которой размещены тензорезисторы, имеют значительную погрешность измерения fQ динамических усилий вследствие низкой поперечной жесткости упругого элемента, способствующей возникновению поперечных колебаний в процессе измерения 1 ), Наиболее близким к изобретешпо по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее упругий элемент, выполпеппяУ. в виде двух параллепыю расположенных пластин, одна пара ко шов которых жестко соединена между собой, а другая прикреплена к взаимно подвижньь кронштейнам, и тензорезисторы, размещенные . на боковых сторонах упругого элемента (2g

Недостатки изврстного устройства 25 заключаются в сложности его конструкции, низкой чувствительности и большой жесткости.

Целью изобретения является повыше псе чувствительности устройства. 30

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения усилий, содержащем упругий элемент с тензорезис4 торами, упругий элемент имеет в поперечном сечении Н-образный профиль и

35 изогнут по дуге в плоскости, перпендикулярной к его параллельньп,1 пластинам, поперечная пластина перфорирована, причем радиус кривизны упругого элемента выбран таким, что отношение стрелы начального прогиба к общей длине уст.ройства находится в пределах 0,01-0,1, На фиг. 1 дано устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — сечение А-Л на фиг. 1.

Устройство для измерения усилий содержит упругий элемент 1, вьшолненньтй в виде двух параллельных изогнутых по дуге пластин 2 и 3, соединенных между собой стенкой 4, снабженной нерфэрационными отверстиями 5, На концах упругого элемента 1 закреплены бобышки 6 и 7, 50 а на его боковых сторонах — тензорезисторы 8 и 9, включаемые в полумостовую илц мостовую схему. Пластины 2 и 3 упругого элемента 1, соединенные стенкой 4, образуют в поперечном сеченииП-образный профиль упругого элемента, При продольном нагружении датчика перемещение измеряемой точки воспринимается бобышкой 6, через которую воздействует на изогнутые по дуге пластины 2 и 3 упругого элемента 1, опирающегося бобышкой 7 на неподвижное основание измерительного устройства.

Перемещение бобьпики 6 сопровождается увеличением кривизны пластин 2 и 3, причем на поверхности пластины 2 воз» никают напряжения сжатия, а на поверхности пластины 3 — напряжения растяжения, которые воспринимаются тензорезисторами 8 и 9 соответственно и передаются на вход измерительного устройств . Продольная стенка 4 препятствует сближению пластин 2 и 3 между собой, что устраняет искажения линейности характеристики датчика. Вместе с этим стенка 4 повышает поперечную жесткость упругого элемента 1, Влияние стенки 4 на налряжения в пластинах

2 и 3 от продольного изгиба сведено до минимума начичием перфорационных отверстий 5 без заметного снижения поперечной жесткости упругого элемента 1.

Выполнение упругого элемента Н-образного профиля в поперечном сечении обеспечивает получение максимальных напряжений растяжения и сжатия в местах расположения тензорезисторов 8 и 9 на поверхностях пластин 2 и 3. При увеличении ширины стенки 4 возрастает разность налряжений, что способствует повышению чувствительности устройства.

Выбор радиуса кривизны по дуге пластин упругого элемента определяется отношением стрелы исходного прогиба (h ) к общей длине устройства (а), т. е. чувствительность датчика зависит от отношения Ь/и . Исследования показали, что линейность характеристики датчика обеспечивается при отношениях b/с в пределах 0,01-0, 1.

При отношениях Ь o((0,01 возрастает жесткость датчика(так как его ось приближается к прямой) и чувствительность, однако резко нарушается линейность характеристики и отмечается нестабильность выходного сигнала.

При отношениях h/î ) 0,1 значительно снижаются жесткость и чувствительность датчика, что приводит к снижению точности измерения устройством.

1030676

4-А

Составитель B. Курбатова

Редактор Л. Рратипло Техред Т.Фанта Корректор О, Фп ор

Эаказ 5201/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений -и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушскан наб., д. 4/5 °

Филиал ППП «Патент», r, Ужгород, ул. Проектнан, 4