Силоизмерительный датчик

 

I89I86

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 22Л 11.1965 (№ 1020124/26-10) .

Кл. 42k, 7/05 с присоединением заявки ¹

Приоритет

МП1 G Oll

УДК 531.781(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 17.Х1.1966. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 19,ХП.19бб

Автор изобретения

А. И. Драбкин

Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс

СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЬ1й ДАТЧИК

Известны силоизмерительные датчики с упругим элементом в виде рамки с наклеенными на ней тензоэлементами, включенными в измерительный мост.

Предлагаемый силоизмерительный датчик отличается от известных тем, что в нем балки рамки, соединенные жесткими и короткими элементами, выполнены однозвенными, сплошного сечения постоянной толщины, с минимальными размерами по длине и ширине и с клиновидными зонами равных деформаций сжатия и растяжения, на поверхности которых установлены в продольном направлении тензоэлементы. Балки разделены перемычкой постоянной ширины, по продольной оси которой сходятся в одну точку воображаемые продолжения клиньев одинаковых зон равных деформаций на изгиб, или выполнены с отношениями длин и деформаций зон близкими к 3:1 с соответственно меньшей длиной рамки. Кроме того, в предлагаемом датчике тензоэлементы объединяются в несколько независимых измерительных мостов, каждый из которых охватывает четыре тензоэлемента, размещенные на всех рабочих зонах балок, примыкающих к одной из сторон действующей на датчик нагрузки, и соединенные между собой в последовательности, в которой деформация каждого из них равна по модучю и противоположна по знаку деформациям соседних тензоэлементов.

Такая конструкция позволяет достичь максимальной липеаризации градуировочной характеристики, связывающей выходной сигнал моста и измеряемую нагрузку, при одновре5 менном увеличении диапазона рабочих деформаций и чувствительности датчика до пределов, ограничивасмых несовершенствами характеристик материала упругого элемента и тензоэлементов. При этом максимально сни10 жается влияние поперечных сил ti внецентренного приложения нагрузки, а также уменьшается прогиб и разброс исходной, не нормализованной регулировкой чувствительности.

На фпг. 1 показан предлагаемый рамочный

15 силоизмерительный датчик симметричного варианта с размещеннь|ми на нем тензоэлементами, вид спереди; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 дана электрическая схема соединений тензоэлементов моста симметрич20 ного варианта; на фиг. 4 представлен рамочный силоизмерительный датчик несимметричного варианта с размещенными на нем тензоэлементами, вид спереди; на фиг. 5— то же, вид сверху; на фиг. б дана электриче25 ская схема соединений тензоэлементов моста датчика несимметричного варианта.

Упругий элемент датчика представляет собой монолитную рамку 1, имеющую три взаимно перпендикулярные плоскости симметрии, З0 проходягцие через центр рамки, Четыре одинаковые упругие балки 2 постоянной толщи189186 ны замыкаются в рамку при помощи относительно коротких и жестких связей 3, 4. Каждая из балок, не нарушая указанной выше симметрии рамки, профилирована по ширине таким образом, что образует два сужающихся в направлении от концов балки к средней зоне клиновидных участка б, б с прямоугольной перемычкой 7 между ними, в которой сходятся в одну точку 8 воображаемые продолжения клиньев. Балки могут быть профилированы симметрично с образованием двух одинаковых клиновидных зон, в каждой из которых, в зависимости от направления действующей нагрузки, на рабочих поверхностях возникают равные деформации: сжатия (— ) на поверхности 9 и растяжения (+) на поверхности 10 (сжимающие нагрузки), либо наоборот, на поверхности 9 — деформации растяжения, а на поверхности 10 — сжатия (растягивающие нагрузки).

При несимметричном профилировании балок имеется в виду создать более короткий упругий элемент с уменьшенными примерно в два раза перемещениями. В этом случае каждая балка имеет две неодинаковые по своим размерам клиновидные зоны с отношением их длин близким к 3: 1. Рабочими участками балки являются здесь большие клиновидные зоны с поверхностями 9, 10 равных деформаций (сжатия и растяжения), величина которых примерно в три раза больше деформаций более коротких клиновидных зон.

На рабочие поверхности 9, 10 обоих вариантов рамочных упругих элементов устанавливаются в продольном направлении тензоэлементы 11 — 14, соединенные в несколько независимых измерительных мостов. Для получения при действии нагрузки наибольшего сигнала моста, исключения влияний на суммарную градуировочную характеристику силоизмерительного датчика четных членов в тензохарактеристиках тензоэлементов, а также с целью введения дополнительного к поперечной жесткости фактора снижения влияний поперечных сил и внецентренного приложения нагрузки, четыре тензоэлемента каждого моста устанавливаются на все рабочие клиновидные зоны (равных по модулю деформаций) обеих балок, примыкающих к одной из сторон действующей на датчик нагрузки. При

50 этом четыре тензоэлемента соединяются таким образом, чтобы деформация каждого из них была равна по модулю и противоположна по знаку деформациям соседних, подключенных к нему тензоэлементов.

Предмет изобретения

1. Силоизмерительный датчик с упругим элементом в виде рамки с наклеенными на ней тензоэлементами, включенными в измерительный мост, отличающийся тем, что, с целью максимальной линеаризации градуировочной характеристики, связывающей выходной сигнал моста и измеряемую нагрузку, при одновременном увеличении диапазона рабочих деформаций и чувствительности датчика до пределов, ограничиваемых несовершенствами характеристик материала упругого элемента и тензоэлементов, максимального снижения влияний поперечных сил и внецентренного приложения нагрузки, а также уменьшения прогиба и разброса исходной не нормализованной регулировкой чувствительности, в нем балки рамки, соединенные жесткими и короткими элементами, выполнены однозвенными, сплошного сечения постоянной толщины, с минимальными размерами по длине и ширине, с клиновидным и зонами равных деформаций сжатия и растяжения, на поверхности которых установлены в продольном направлении тензоэлементы, разделенными перемычкой постоянной ширины, по продольной оси которой сходятся в одну точку воображаемые продолжения клиньев одинаковых зон равных деформаций на изгиб, или с отношениями длин и деформаций зон близкими к 3: 1 с соответственно меньшей длиной рамки.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что находящиеся в нем тензоэлементы объединены в независимые измерительные мосты, каждый из которых охватывает четыре тензоэлемента, размещенные на всех рабочих зонах балок, примыкающих к одной из сторон действующей на датчик нагрузки, и соединенные между собой в последовательности, в которой деформация каждого из них равна по модулю и противоположна по знаку деформациям соседних тензоэлементов.