Виброчастотный датчик

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения усилий. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения. Цель достигается тем, что деформирующая часть упругого элемента выполнена в виде центральной стойки, связанной с разноплечим коромыслом , меньшее плечо которого соединено с основанием с помощью виброперемычки, а большее плечо - с помощью расположенных на основании по разные стороны от него боковых стоек, соединенных с ним через шарнирные перемычки. При воздействии усилия на большее плечо коромысла его меньшее плечо деформирует виброперемычку , выходной сигнал которой пропорционален измеряемому усилию. При усилии выше номинального большее плечо коромысла встает на упор, расположенный между основанием и концом большего плеча. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 L1/10 ч

Ьqjg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4751574/10 (22) 19.05.89 (46) 07.04.92. Бюл. ¹ 13 (72) Ю;А.Пугачев (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1290104, кл. G 01 L 1/10, 1985, Авторское свидетельство СССР

¹ 1278629, кл. G 01 L 1/10, 1982. (54) ВИБРОЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения усилий. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения. Цель достигается тем, что деформирующая часть упругого

Изобретение относится к технике, предназначенной для измерения усилий, и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной отраслях промышленности, а также в других областях для измерения усилий в различных весовых устройствах.

Известно устройство для измерения усилий, содержащее корпус, к которому гайкой крепится основанием упругий элемент, выполненный в виде шарнирной рамы, боковые стороны которой соединены ленточной струной, изготовленной за одно целое с упругим элементом, силопередающий эле.мент в виде прямоугольной рамы, тягу, кронштейн, барометрический конденсатор, электромагнитные преобразователь и воз„„5U„„1725774 АЗ элемента выполнена в виде центральной стойки, связанной с разноплечим коромыслом, меньшее плечо которого соединено с основанием с помощью виброперемычки, а большее плечо — с помощью расположенных на основании по разные стороны от него боковых стоек, соединенных с ним через шарнирные перемычки. При воздействии усилия на большее плечо коромысла его меньшее плечо деформирует виброперемычку, выходной сигнал которой пропорционален измеряемому усилию. При усилии выше номинального большее плечо коромысла встает на упор, расположенный между основанием и концом большего плеча. 2 ил. будитель колебаний, размещенные по разные стороны струны и соединенные с входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к регистратору.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь силы виброчастотный, СКВ.

Упругие элементы преобразователей

CKB — 0,1 — СК — 1,0 выполнены в виде шарнирной рамы. Ее жесткость существенно зависит от толщины упругих шарниров, а также угла между прямой, соединяющей шарниры с осью преобразователя. Чувствител ьн ы и элемент (виброперемычка) расположен между демпфирующими массами, что уменьшает влияние колебаний виброперемычки на упругий элемент, 1725774

Упругие элементы поеобразователей на нагрузки свыше 1,0 .10 Н(1.0 с) выполнены в виде бруска, внутри которого образована виброперемычка.

Недостатки упругого элемента СКВ заключаются в том, что он не обеспечивает широкого диапазона измерения нагрузок ввиду того, что сила прилагается в одной точке. Сложность в изготовлении и низкая технологичность приводят к большим трудозатратам, высокая металлоемкость упругого элемента резко возрастает с увеличением номинала измеряемой силы.

Известен преобразователь силы, содержащий упругий элемент, выполненный в виде консольной балки и связанного с ней при помощи сосредоточенных шарниров углового рычага, резонатор, выполненный за одно целое с упругим элементом, снабжен планкой, а упругий элемент выполнен в виде П-образного профиля, в горизонтальной части которого расположен резонатор, а в боковых частях — шарниры, при этом планка прикреплена к боковым частям консольной балки.

Недостатком конструкции упругого элемента является нахождение в разных перпендикулярно расположенных плоскостях измеряемой силы и силы растяжения резонатора, что создает необходимость ввода коррекции в измеритель частоты колебания влияния угла равнодействующей силы, который при определенной точности измерения меняется в зависимости от величины силы P в пределах одного диапазона измерения, т.е. от Р«> до Рмакс за счет изгиба углового рычага относительно плоскости упругих шарниров и растяжения резонатора; планка крепления преобразователя силы к упругому элементу при помощи сварки может привести к перекосу плоскостей сечений упругих шарниров, а при механическом креплении — к недостаточной жесткости, следовательно, к изменению угла приложения измеряемой силы P к угловому рычагу, что не позволяет достичь высокой точности измерения, особенно при больших величинах измеряемой силы, а также приведет к необходимости ввода коррекции на неизвестную величину изменения угла; в конструкции упругого элемента не и редусмотрен о гран ичител ь предел ь ного перемещения конца консольной балки для предотвращения разрыва резонатора при измеряемой силе Р >Р»«диапазона измерений, а консольное крепление преобразователя силы не позволяет конструктивно выполнить такой ограничитель, так как это зависит от неизвестных изготовителю условий эксплуатации у потребителя; отсутствие возможности предотвращения радиального смещения конца углового рычага при перпендикулярности вектора измеряемой силы

P относительно оси упругих шарниров, что

5 отражается на точности измерения.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений одним типоразмером датчика при одновременном упрощении и удешевлении конструкции, предотвраще10 ние разрыва и растяжения с остаточной деформацией резонатора, а также исключение погрешности в измерениях, возникающих при неперпендикулярности приложения измеряемой силы относительно сечения де15 формирующейся части упругого элемента, Цель достигается тем, что в устройство вибрационно-частотного датчика, содержащего упругий элемент, выполненный монолитно с деформирующейся частью, 20 контактирующейся с виброперемычкой, деформирующая часть выполнена в виде стойки, переходящей в верхней своей части в разноплечее коромысло, меньшее из которых связано с виброперемычкой, а большее

25 служит для приложения измеряемой силы и позволяет перемещать тачку ее приложения вдоль оси большего плеча, что увеличивает в несколько раз диапазон измерений одного типоразмера упругого элемента.

30 Наличие под концом большего плеча коромысла опоры разделенной с ним зазором, ограничивающим предельное его перемещение, предотвращает разрыв и растяжение с остаточной деформацией резонатора.

35 Расположение конца большего плеча коромысла между двумя стойками и соединенного с ними шарнирными перемычками, исключает радиальное его смещение при неперпендикулярности вектора приложе40 ния силы к плоскости сечения деформирующейся части, следовательно, исключает погрешности измерения.

Кроме того, упрощение конструкции вибрационно-частотного датчика позволяет

45 повысить технологичность изготовления за счет значительного сокращения ручных операций, замены большинства фигурных поверхностей на плоскопараллельные, что дает значительное сокращение затрат на

50 производство.

Расширение диапазона измерения датчика одного типоразмера, заменяющего целый ряд типоразмеров отдельных датчиков при одновременном снижении его металло55 емкости, уменьшает потребность в датчиках, снижает расход дорогостоящих сталей.

На фиг.1 представлен упругий элемент; на фиг,2 — вид А на фиг.1, Упругий элемент представляет монолитную конструкцию, включающую плат1725774

55 форму 1, стойку 2, коромысло 3, виброперемычку 4, боковые стойки 5, шарнирные пе-. ремычки 6 и опоры 7.

На рабочей части упругого элемента стойки 2 расположено разноплечее коро- 5 мысло 3. Меньший его рычаг соединен с виброперемычкой 4, которая нижним концом монолитно соединена с платформой 1.

Конец большего рычага коромысла 3 расположен между боковыми стойками 5 и соеди- 10 нен с ними посредством шарнирных перемычек 6, которые предотвращают перемещение рычага в горизонтальной плоскости в случае отклонения от перпендикулярности относительно плоско- 15 сти платформы приложения силы. Под его концом расположена опора 7, которая служит для предотвращения разрыва виброперемычки в случае превышения максимального для данного упругого эле- 20 мента усилия. Между верхней плоскостью . опоры 7 и нижней плоскостью большего рычага имеется зазор, размер которого зависит от предельного растяжения виброперемычки и соотношения плеч рыча- 25 га и предельных измерений силы. Зазор рассчитывается при конструировании, Для придания большей упругости и сопротивляемости на изгиб больший рычаг коромысла имеет переменное сечение.

П редложе нный вибра цион но-частотный датчик с новой конструкцией упругого элемента обладает широким диапазоном измерений, меньшими массой, габаритами и стоимостью.

Формула изобретения

Виброчастотный датчик, содержащий упругий элемент, выполненный за одно целое с деформирующейся частью, механически связанной с основанием и виброперемычкой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, в него введены упор, две боковые стойки и две шарнирные перемычки, а деформирующаяся часть выполнена в виде центральной стойки, связанной с разноплечим коромыслом, меньшее плечо которого соединено с. основанием с помощью виброперемычки, а большее плечо— с помощью расположенных на основании по разные стороны от него боковых стоек, соединенных с ним через шарнирные перемычки, при этом упор расположен между основанием и концом большого плеча коромысла;

1725774 виа л

ФИГ Z

Составитель Ю.Пугачев

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 1189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101