Тензорезисторный датчик силы
Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность датчика. При этом устраняются гистерезис и нелинейность, появляющиеся вследствие несогласованности деформаций упругого элемента 2 и вершины круговой призмы 12. Для этого плоскость опорного бурта 4 смещена относительно нейтральной плоскости упругого элемента 2 на величину, определяемую математической формулой с учетом геометрических параметров упругого элемента и коэффициента Пуанссона материала, а плоскость соединения силовводящей оболочки 9 с силопреобразователем 3 смещена относительно нейтральной плоскости упругого элемента 2 на величину, определяемую математической формулой с учетом параметров предыдущей формулы и радиуса профиля вершины круговой призмы 12. 2 ил.
СОЮЗ COBETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
11% (И) !
АЙ!1 4 G Ol ? 1/22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
5 ЯИЖ,, й.. -, ii;
Е ";з, ., ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 3965577/24-10 (22) 21.10 ° 85 (46) 23.12.89. Бюл. М 47 (7!) Одесский политехнический институт и Производственное объединение
"Точмаш" (72) И.Г.Профирян, А.И.Кравченко, H.ß,Ãðîññìàí и В.С.Карп (53) 531.781(088.8) (56) Бояршинов С.В. Основы строительной механики. — И.: Иашиностроеиие, 1973, с. 114-1!8.
Авторское свидетельство СССР
Н - 412400, кл. G 01 L 1/22, 1971.
2 (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫИ ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоиз" мерительной технике и позволяет повысить точность датчика. При этом устраняются гистерезис и нелинейность, появляющиеся вследствие несогласованности деформаций упругого элемента
2 и вершины круговой призмы 12. Для этого плоскость опорного бурта 4 смещена относительно нейтральной плоскости упругого элемента 2 на величину, определяемую математической формулой с учетом геометрическнх парамет1530945
dF z (dF
С
F г ров упругого элемента и коэффициента
Пуассона материала, а плоскость соединения силовводящей оболочки 9 с силопреобразователем 3 смещена относитель5 но нейтральной плоскости упругого элеИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения усилий.
Пель изобретения — повышение точ- 15 ности.
На фиг.! показана схема датчика для измерения силы сжатия, левая половина сечения ио плоскости симметрии; на фиг.2 — схема датчика для измерения силы растяжения, правая половина .сечения ио плоскости симметрии.
Датчик состоит из корпуса 1, в котором размещен осимметричный упругий элемент 2, состоящий из кольцевого 25 силопреобразователя 3 с опорным буртом 4 по его наружному диаметру, подрезисторных колец 5 и 6 с расположенными на них тензорезисторами 7 и 8 и силовводящей оболочки 9, плоскость 10 соединения которой с силопреобразователем 3 совмещена с плоскостью основания кольцевого канала 11 между силовводящей оболочкой 9. и смежным подреэисторным кольцом 5. Упругий элемент 2 опорным буртом 4 силоиреобразователя 3 опирается на круговую призму 12, вершина которой имеет радиус окружности R и радиус профиVl ля r, 40
Датчик работает следующим образом.
Под действием измеряемого усилия
P сечение упругого элемента поворачивается на угол, а вершина призмы получает радиальное перемещение W„. 45
Для устранения гис-ерезиса датчика из-за взаимного скольжения упругого элемента и вершины призмы опорный бурт 4 смещен относительно нейтральной плоскости упругого элемента на 0 расстояние h, . На фиг.1 и 2 значение
h t п оosлtоotжKиHт еeлgtь нHо o tв t оoб оoиHх x tс.лgу ч а sяtх, поэтому смещение выполнено в направлении измеряемого усилия.
При повороте сечения упругого эле55 мента, из-за перекатывания бурта 4 ио вершине призмы, изменяется радиус опорной реакции R„, а из-за упругой деформации изменяется радиус Rc pacмента 2 на величину, определяемую математической формулой с учетом параметров предыдущей формулы и радиуса профиля вершины круговой призмы 12.
2 ил. пределенной измеряемой нагрузки. Для устранения возникающей при этом нелинейности датчика плоскость 10 смещена относительно нейтральной плоскости упругого элемента на расстояние h .
На фиг.1 h принято отрицательным, поэтому смещение выполнено против направления измеряемого усилия. На фиг.2 h принято положительным, поэтому смещение выполнено в направлении измеряемого усилия.
При этом расстояние С от торца силопреобразователя 3 до нейтральной плоскости определяется соотношением где F — - площадь сечения силопреобразователя;
dF,z,r — соответственно элементарная площадка сечения, ее координаты относительно торца силопреобразователя и продольной оси упругого элемента.
Указанные соотношения размеров и деформаций упругого элемента обеспечивают оптимальное с точки зрения погрешности от гистерезиса и нелинейности взаимодействие деформирующихся деталей — опорного бурта 4 и круговой призмы 12, что повышает точность датчика. формула изобретения
Тензорезисторный датчик силы., содержащий корпус, осесимметричный упругий элемент, состоящий из кольцевого силопреобразователя с опорным буртом по его наружному диаметру, подрезисторных колец с расположенными на них тензорезисторами и силовводящей оболочки, плоскость соединения которой с силоиреобразователем совмещена с плоскостью основания кольцевого канала между силовводящей оболочкой и смежным подрезисторным кольцом, а также соединенную с опорной оболоч1530945 диусом силовводящей оболочки, мм;
S — толщина стенки опорной обоh =h< — rу где h — смещение плоскости соединения силовводящей оболочки с силопреобразователем, мм;
r — радиус профиля вершины круговой призмы, мм. 4/„ тО фиг. 4
Составитель В.Костин
Техред Л.Сердюкова
Редактор Н.Бобкова
Корректор И.Самборская
Заказ 7944/42 Тираж 789 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 кой круговую призму с радиусным профилем вершины, на которую опорным буртом силопреобразователя установлен упругий элемент, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, плоскость опорного бурта силопреобразователя смещена относительно нейтральной плоскости упругого элемента на величину
ht ч I /à S К где h — смещение плоскости опорного
I бурта, мм;
1 коэффициент Пуассона (безразмерный);
I — осевой момент инерции сечео 4 ния упругого элемента, мм а — разность между радиусом опорного бурта и средним ралочки, мм
К вЂ” радиус инерции сечения упругого элемента, мм, а плоскость соединения силовводящей оболочки с силопреобразователем вы10 полнена смещенной относительно нейтральной плоскости упругого элемента на величину
