Датчик силы

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для взвешивания объектов в тяжелых условиях эксплуатации. С целью расширения диапазона измерения силовоспринимающий элемент 4 выполнен сменным. При работе он передает усилие на изотропную силопередающую среду 5, которая взаимодействует с силопередающим штоком 6. Отношение эффективной площади взаимодействия силовоспринимающего элемента 4 с силопередающей средой 5 и эффективной площади взаимодействия силопередающего штока 6 с изотропной силопередающей средой 5 равно отношению предельной нагрузки к максимальному значению диапазона работы упругого элемента 2. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 L 1/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670838/10 (22) 31.03.89 (46) 07.07.91. Бюл. 1Ф 25 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро весоизмерительной техники

Производственного объединения «Весоизмеритель" (72) А.И.Апасеев и Г.M.Ãóðüåâ (53) 531,781 (088.8) (56) Агейкин Д.Н. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение. 1965, с. 60-63.

Патент США М 3297971. кл. G 01 1 1/22, 10.01.67.. .(54) ДАТЧИК СИЛЫ (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для взве„„Я „„1б61595 А1 шивания обьектов в тяжелых условиях эксплуатации. С целью расширения диапазона измерения силовоспринимающий эле- мент 4 выполнен сменным. При работе он передает усилие на изотропную силопередающую среду 5, которая взаимодействует с силопередающим штоком 6.

Отношение эффективной площади взаимодействия силовоспринимающего элемента 4 с силопередающей средой и эффективной площади взаимодействия силопередающего штока 6 с иэотропной силопередающей средой 5 равно отношению предельной нагрузки к максимальному значению диапазона работы упругого элемента 2. 1 ил.

1661595

Изобретение от носится к силоизмерительной технике, предназначенной для измерения усилия и веса объектов, а именно для взвешивания объектов при тяжелых условиях эксплуатации. 5

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерения.

На чертеже изображен датчик, сечение.

Датчик силы состоит из жесткого корпуса 1, расположенного в нем упругого эле- 10 мента 2 с тенэореэисто рами 3, силовоспринимающего элемента 4, проме. жуточной иэотропной силопередающей, среды 5 и силопередающего штока 6, расположенного в полости упругого элемента 2, 15

В жесткий корпус 1 на его внутренний

:. кольцевой выступ посажен наружным кОль цевым выступом упругий элемент 2 так, что . свободный конец не касается корпуса 1. Уп, ругий элемент 2 выполнен в виде полого 20

,глухого цилиндра, во внутренней полости которого расположен силопередающий шток 6, опирающийся через центрирующий . шарик на дно упругого элемента.

В верхнюю полость корпуса 1 вставлен 25 силовоспринимающий элемент 4, между ним и торцом упругого элемента 2 и торцом силопередающего штока 6 располсикена . промежуточная изотропная силопередающая среда 5, представляющая собой амор- .30 ,фное вещество с изотропными свойствами, .например смола, консистентная смазка, ка учук, фторопласт, полиуретан, порошковый графит и т.д, Выполнение-датчика с промежуточной силопередающей средой с изотропными свойствами, расположенной между упругим чувствительным элементом и силовоспринимающим элементом, позволяет расширить диапазон измеряемых предельных нагрузок при одном типоразмере упругого элемента путем замены силовоспринимаю-. щего элемента с одной эффективной площадью на элемент с меньшей или большей эффективной площадью, а промежуточная силопередающая среда является как бы трансформатором нагрузки.

Поскольку промежуточная среда обладает изотропными свойствами, она ведет себя как жидкость, находящаяся под давлением в замкнутом объеме. В зависимости от условий эксплуатации и точности измерения может применяться та или иная изотропная силопередающая среда. Кроме того, изотропная среда передает нагрузку в

55 направлении только перпендикулярно контактирующей, поверхности, что обусловливает однозначность действующей нагрузки.

Поэтому при любых видах действующих нагрузок, упругое тело работает в условиях . чистого растяжения, так как на него действует только осевая нагрузка, передаваемая через промежуточную изотропную силопередающую среду, что значительно повышает точность измерения, Датчик работает следующим образом.

При приложении внешней нагрузки к силовоспринимающему элементу 4 элемент действует на промежуточную силопередающую среду 5, которая по закону Паскаля передает часть внешней нагрузки, пропорциональной отношению площадей — на

So

Я 1 силопередающий шток 6, где So — эффективная площадь силопередающего штока 6, S— эффективная площадь силовоспринимающего элемента 4. Силопередающий шток 6 через центрирующий шарик передает действующую на него силу на упругий элемент 2.

Таким образОм, приложенная внешняя нагрузка Fg со всеми паразитными составляющими действует только на силовоспринимающий элемент 4; Далее, трансформируясь промежуточной изотропной силопередающей средой 5, нормальная составляющая действующей нагрузки передается на упругий элемент 2, деформация которого преобразуется тензорезисторами в электрический сигнал.

Формула изобретения

Датчик силы содержащий корпус, размещенный в нем упругий элемент, с закрепленными на его наружной поверхности тензореэисторами, силовоспринимающий элемент, силопередающий шток, изотропную силопередающую среду, размещенную, между силовоспринимающим элементом и силопередающим штоком, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности силовоспринимающий элемент выполнен сменным, при этом отношение эффективной площади его взаимодействия с изотропной силопередающей средой к эффективной площади взаимодействия силопередающего штока с изотропной силопередающей средой равно отношению предельной нагрузки к максимальному значению диапазона работы упругого элемента,