Тензорезисторный датчик силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и повьшает точность и надежность устройства. Воздействующее на силовводящий элемент 2 измеряемое усилие передается через силовводящую оболочку 5 на кольцо 7, выполненное в форме ромба. Длина больше диагонали ромба, перпендикулярной плоскости кольца 7, составляет 1,5-2 длины его малой диагонали. Соединение силовводящей 5 и опорной 6 оболочек с кольдом 7 в середине их высоты обеспечивает упругую симметрию датчика. Толщина сечения кольца в зонах соединения с оболочками 5 и 6 равна 2,5-3,5 толщины стенки соответствующей оболочки, что обеспечи вает минимальное удаление изгибаемых участков оболочек от нейтральной плоскости.1 ил. i (Л ю 00 СП СХ) со J3 / 7 V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

us SU au ду4 С 01 L 1/22 венсан вн

13,", Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИЪл .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4060152/24-10, (22) 28.04.86 (46) 23.08.88. Бюл. 31 (71) Одесский политехнический институт и Производственное объединение пточмаши (72) М.Г.Профирян, В.Ф.Семенюк, Е.А.Пономаренко и А.В.Лысюк (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 455253, кл. G 01.Ь 1/22, 1974.

Патент ФРГ У 1268878, кл. G 01 L 1/22,, 1971. (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и повьппает точность и надежность устройства. Воздействующее на силовводящий элемент

2 измеряемое усилие передается через силовводящую оболочку 5 на кольцо 7, выполненное в форме ромба. Длина большс и диагонали ромба, перпендикулярной плоскости кольца 7, составляет 1,5-2 длины его малой диагонали.

Соединение силовводящей 5 и опорной

6 оболочек с кольцом 7 в середине их высоты обеспечивает упругую симметрию датчика. Толщина сечения кольца в зонах соединения с оболочками 5 и

6 равна 2,5-3,5 толщины стенки соответствующей оболочки, что обеспечивает минимальное удаление изгибаемых участков оболочек от нейтральной плоскости.1 ил.

1418583

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения, усилий.

Цель изобретения — повышение точности и надежности.

На чертеже схематически изображен атчик, разрезанный осевой плоскостью. 1О

Датчик содержит корпус 1, силовводящий элемент 2 и кольцевой осесимметричный упругий элемент с тензорезисторами 3 и 4,, соединенный с корпусом 1 и силовводящим элементом 2 15, посредством сиповводящей 5 и опорной 6 оболочек, выполненных в виде полых линдров, сопряженных с кольцом 7 в зоне его нейтральной плоскости, и жестко соединенных с силовводящим эле- 20 ентом 2 и корпусом 1 соответственно, Силовводящая 5 и опорная б оболочки соединены с кольцом 7 в середине вы соты полых цилиндров и кольца, а с силовводящим элементом 2 и корпусом 25

1 — в торцовых зонах 8-11 полых цилиндров. Поперечное сечение кольца 7 выполнено в форме ромба, большая диагональ 12 которого перпендикулярна плоскости кольца 7, причем дли- 30 на большой диагонали 12 ромба составляет 1,5-2 длины его малой диагонали 13, а толщина h и h кольца

7 в зонах соединения с силовводящей

5 и опорной 6 оболочками равна 2,5—

Ф

3 5 толщины соответствующей оболоч. ки. Полость датчика герметизирована мембраной 14 и крышкой 15.

Датчик работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р силовводящим 40 элементом 2 через концы 8 и 9 силовводящей оболочки 5 передается на кольцо 7, которое опирается на корпус 1 через концы 10 и 11 опорной оболочки 6. Под действием иэгибаю- 45 щего момента сечение кольца 7 поворачивается, при этом тензореэисторы

3 и 4 получают тангенциальную де- формацию, преобразуемую в выходной сигнал датчика. 50

Соединение силовводящей 5 и опорной 6 оболочек с кольцом 7 в середине высоты полых цилиндров и кольца обеспечивает упругую симметрию датчика. Это предопределяет симметричную форму характеристики преобразования датчика при измен m нмтравления измеряемого усилия, а также умень" шение влияния поперечных сил и моментов и ввод их неустраненной части строго по нейтральной плоскости кольца, что повьппает точность измерения усилий.

Наиболее напряженными в упругом элементе являются зоны оболочек 5 и

6 в плоскостях их сопряжения с кольцом 7. Двойное сопряжение каждой обо- лочки с кольцом обеспечивает снижение уровня напряжений в этих зонах примерно в два раза, благодаря чему существенно уменьшается вероятность возникновения в них усталостных явлений, что одновременно повьппает точность и надежность датчика. Этот эффект усиливается тем, что при любом направлении измеряемого усилия адин конец каждой из оболочек 5и 6 работает на растяжение, а второй на сжатие.

Сечение кольца в форме .ромба позволяет снизить средний уровень напряжений в кольце, так как в зоне наибольших тангенциальных напряжений, измеряемых тензорезисторами,находится относительно малая часть сечения.

Соотношение диагоналей ромба, равное

1,5-2, позволяет пропорционально уменьшить угол поворота сечения упругого элемента при одинаковом с прототипом значении рабочего коэффициента передачи, что в 1,5-2 раза снижает уровень изгибных напряжений в зоне сопряжения оболочек 5 и 6 с кольцом 7 и существенно усиливает положительный эффект от двойного сопряжения оболочек с кольцом и двукратного снижения уровня напряжений. Выполнение толщины h и Ь кольца в зонах соединения с силовводящей и опорной оболочками равной 2,5-3,5 толщины стенки соответствующей оболочки обеспечивает преимущественный изгиб не по кольцу, а по прилегающим участкам оболочек, обладающих лучшей изгибной податливостью. При этом также обеспечивается минимальное удаление изгибаемых участков оболочек от ней тральной плоскости.

В совокупности это повышает точность и надежность датчика.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик силы, содержащий корпус, кольцо, силовводящий элемент, кольцевой осесимметричный упругий элемент с тензорезистора1418583

Составитель В. Годзиковский

Редактор E.Ïàïï Техред Л.Олийнык Корректор М.Шароши

Заказ 4,146/40 Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ми,. соединенный с корпусом и силовводящим элементом посредством силовводящей и опорной оболочек, выполненных в виде полых цилиндров, сопряженных

5 с ним в зоне нейтральной плоскости кольца, и жестко соединенных с си.ловводящим элементом и корпусом соотг ветственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, силовводящая и опорная оболочки соединены с кольцом в середине высоты полых цилиндров и кольца, а с силовводящим элементом и корпусом — в зонах, прилегающих к торцам полых цилиндров, поперечное сечение кольца выполнено в форме ромба, большая диагональ которого перпендикулярна плоскости кольца, причем длина большой диагонали ромба составляет 1,5-2 длины его малой диагонали, а толщина сечения кольца в зонах соединения с силовводящей и опорной оболочками равна 2,5-,3,5 толщины стенки соответствующей оболочки.