Датчик измерительной балки
Использование: относится к весоизмерительной технике. Сущность изобретения: датчик измерительной балки содержит два закрепленных соосно и параллельно по разные стороны стенки силоизмерительной балки измерительных кольца с тензорезисторами, стяжной болт, связывающий оба измерительных кольца, две пары стоек и два нажимных кольца, концентричных измерительным , причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852754/10 (22) 20,07,90 (46) 30,11,92. Бюл. No 44 . (71) Одесский политехнический институт (72) И.И.Буртковский, В.Н,Лингур, А,П.Марцинкевич, М.Г.Профирян. В,Г.Раздобаров, В.Ф.Семенюк и Е.А.Пономаренко (56) Авторское свидетельство СССР
N. 1291827, кл. G 01 G 19/04, 1984. (54) ДАТЧИК ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ (57) Использование: относится к весоизмерительной технике. Сущность изобретения: датчик измерительной балки содержит два
Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность взвешивания или измерения силы при упрощении изготовления устройства. Особенно эффективно его применение для взвешивания движущихся объектов, Известен сдвиговый преобразователь силы, представляющий собой пару тензорезисторов, приклеенных к вертикальной стенке балки (рельса) под углами+. 45 к ее нейтральной оси, Две пары .тензорезисторов образуют измерительный участок, по границам которого с их помощью измеряются касательные напряжения как полуразность (с учетом знака) главных нормальных напряжений всоответствующих сечениях.
Поскольку касательные напряжения пропорциональны поперечным силам, их сумма служит мерой приложенной к балке нагрузки.
Недостатком известного устройства является необходимость прикрепления тензо. Ы 1778547 А1
4 ил. резисторов непосредственно к рельсу. Это создает значительные неудобства при монтажных. наладочных и ремонтных работах. Известны также вагонные весы, в которых тензорезисторы расположены под углом 450. к продольной оси балки в точках перехода эпюры изгибающего момента через "ноль", что усиливает некритичность весов к паразитным моментам. Вместе с тем с уменьшается длина измерительного участ- Ор ка, а следовательно, и точность вэвешива- д ния. Это, наряду с необходимостью приклеивания тенэорезисторов, является недостатком данного устройства. В качестве прототипа принято грузоприемное устройство железнодорожных весов. ° вел Грузоприемное устройство железнодорожных весов содержит две измерительные балки в виде рельсов, на вертикальных стенках каждой из которых по разные ее стороны соосно закреплены измерительные кольца с тензорезисторами. Измерительное 1778547 20 30 50 55 кольцо содержит четыре выступа, которыми оно закреплено на балке с помощью винтов. Тенэореэисторы наклеены на внутренней поверхности измерительных колец под углами+45 к нейтральной линии балки. Как и в устройствах-аналогах, они скоммутированы в схему электрического моста, сигнал в измерительной диагонали которого служит мерой касательных напряжений в соответствующем поперечном сечении балки, а суммарный сигнал в измерительных диагоналях обеих пар колец — мерой прило>кенной к балке силы. Для корректировки угловой ориентации измерительных колец с целью устранения зависимости суммарного сигнала от положения нагрузки на. измерительном участке в балке предусмотрены сквозные фигурные пазы на ее вертикальной стенке. Они нетехнологичны и являются недостатком прототипа. Другой его недостаток — статическая неопределимость опирания каждого измерительного кольца в четырех точках, вызывающая поперечные деформации при закреплении и, соответственно, иска>кение (потерю точности) результатов измерений. Целью изобретения является повышение точности измерения. Цель достигается тем, что датчик измерительной балки снабжен стяжным болтом, связывающим оба измерительных кольца, а также двумя парами стоек и двумя нажимными кольцами, концентричными измерительным, причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и рас поло>кены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с на>кимными кольцами, причем измерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек относительно друг друга под прямым углом. Сущность изобретения поясняется схемой измерительной балки (фиг. 1) и общим видом датчика (фиг, 2 — 4). На фиг. 1 представлена измерительная балка 1, прикрепленная к фундаменту по обе стороны весового пролета длиной L, На вертикальной стенке балки 1 по ее нейтральной оси установлены датчики 2 и 3, ограничивающие измерительный участок длиной I. Нагрузка Р, приложенная в его пределах, уравновешивается поперечными силами Од и Оп, измеряемыми соответствующими датчиками, Датчик измерительной балки состоит из двух соосных измерительных колец, прижимаемых к ее стенке стяжным болтом 4 через сферические шайбы 5. Каждое измерительное кольцо 6 выполнено за одно целое с на>кимным кольцом 7 и парой параллельных оси стоек 8 с силопередающим торцом 9, Торцовая поверхность на>кимного кольца выполнена в виде внутреннего конуса, контактирующего со сферической шайбой, Каждая стойка в зоне своих силопередающих торцов 9 соединена упругим шарниром 10 с измерительным кольцом. Стойки расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами, Измерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек относительно друг друга под прямым углом. Силопередающий торец (который, как показано на черте>ке, в случае необходимости, может быть развит и превращен в пяту) контактирует с вертикальной стенкой балки и посредством трения передает ее деформацию измерительному кольцу, Для угловой фиксации датчика при затяжке стяжного болта каждое измерительное кольцо снабжено направляющим устройством, например, в виде винтов 11 между торцами которых и лысками 12 на стяжном бол1е предусмотрен зазор. К измерительным кольцам приклеены тензорезисторы 13 — 16 и 17 — 20 соответственно, Они скоммутированы в схему дифференциального электрического моста. Датчик установлен на измерительной балке в положении, при котором плоскости стоек обоих измерительных колец наклонены к нейтральной оси первоначально на углы -"45 . Датчик работает следующим образом. При приложении нагрузки P к измерительному участку балки силопередающие (контактирующие с ней) торцы стоек одного измерительного кольца взаимно отдаляются, а другого — сближаются под действием сил трения Np и Nc, передающих измерительным кольцам деформации растяжения и сжатия в соответствии с направлениями главных напряжений в балке. Изначально круговые измерительные кольца становятся эллипсообразными, растягивая тензорезисторы 13, 15, 17, 19 и сжимая тензорезисторы 14, .1 6, 18, 20. В измерительной диагонали электрического моста возникает сигнал, пропорциональный поперечной силе в сечении балки. Два датчика, установленные по концам измерительного участка, вырабатывают суммарный сигнал, пропорциональный прило>кенному усилию, 1778547 Если при изменении положения нагрузки на измерительном участке изменяются результаты измерений, угловое положение датчиков подлежит корректировке путем их поворота относительно своих осей при ослабленном стяжном болте. В измененном положении датчика стяжной болт снова затягивают. Направляющие устройства позволяют исключить при этом случайный взаимный проворот измерительных колец. Положительный эффект предлагаемого датчика заключается в увеличении точности измерения усилия (взвешивания) вследствие обретения его механической системой статической определимости, а также в заметном упрощении изготовления измерительной балки благодаря упразднению криволинейных пазов на ее вертикальной стенке. Формула изобретения Датчик измерительной балки, содержащий два закрепленных соосно по разные стороны ее стенки измерительных кольца с 5 тензорезисторами,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен стяжным болтом, связывающим оба измерительных кольца, а также двумя парами стоек и двумя нажимными 10 кольцами, концентричными измерительным, причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси 15 измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами, причем измерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек друг относительно друга 20 под прямым углом. 1778547 Фиг.З Составитель И.Буртковский Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Андрушенко Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4183 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
