Силоизмерительный датчик



Силоизмерительный датчик
Силоизмерительный датчик
Силоизмерительный датчик
Силоизмерительный датчик
Силоизмерительный датчик

Владельцы патента RU 2517961:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для постоянного измерения усилий в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и точности силоизмерительного датчика, повышение длительности эксплуатации. Силоизмерительный датчик содержит подкладную вогнутую и накладную выпуклую шайбы со сферической поверхностью сопряжения между ними, чувствительный элемент в виде обмотки тензорезистора, работающего на растяжение и жестко установленного на внешней цилиндрической поверхности подкладной шайбы. Накладная шайба снабжена вторым чувствительным элементом в виде обмотки тензорезистора, работающего на сжатие. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для постоянного измерения усилий в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций. Может быть применено на электростанциях (ГЭС, ТЭС, АЭС и др.), являющихся промышленно опасными объектами и имеющих важное стратегическое значение.

Известен «Датчик силы тензометрический» по патенту на полезную модель RU 78311 от 20.11.2008 г., МПК G01L 1/22 - [1], содержащий выполненные за одно целое в форме тела вращения кольцевой опорный элемент, расположенный внутри него силовводящий цилиндрический элемент и соединяющий их упругий элемент в виде кольцевой мембраны, на внутреннюю поверхность которой наклеены четыре тензорезистора, соединенные в электрический мост с токоподводящими и измерительными выводами. В полости опорного элемента расположена примыкающая к тензорезисторам двусторонняя печатная плата в виде выполненной из электроизоляционного материала кольцеобразной пластины, на внутреннюю поверхность которой нанесены электропроводящая полоска в виде разрезного кольца с зазором между его концами и электрически соединенная с ней контактная площадка, диаметрально расположенная относительно указанного зазора, а на внешнюю поверхность указанной кольцеобразной пластины нанесены параллельно электропроводящей полоске в виде разрезного кольца равные с ней по ширине четыре дугообразные электропроводящие полоски с расположенными на их концах контактными площадками, к которым подсоединены выводы тензорезисторов.

Недостатком известного аналога [1] является то, что в нем нет компенсации измерений неравномерности распределения механических напряжений (деформаций), а сама конструкция допускает неравномерность нагружения расположенных в нем тензорезисторов, что приведет к большим погрешностям измерений.

Известен контроль усилия затяжки резьбового соединения измерением радиальной деформации элемента, например гайки, при ее затяжке (завинчивании) по «Способу контроля усилия затяжки резьбовых соединений», патент RU 2401423 от 10.10.2010 г., МПК G01L 5/24 - [2], согласно которому резьбовое соединение подвергают испытанию, для чего фиксируют болт, далее нагружают болт осевой силой и фиксируют величину контролируемого параметра, соответствующую усилию затяжки при нагружении болта полной рабочей нагрузкой. Затяжку резьбового соединения при сборке изделий выполняют до достижения этой величины контролируемого параметра. Контроль усилия затяжки при испытании осуществляют по радиальной деформации гайки выборочных образцов из партии резьбовых соединений, которую фиксируют с помощью датчика радиальной деформации. Затяжку последующих резьбовых соединений этой партии при сборке изделий выполняют до достижения радиальной деформации гайки величины, равной величине, полученной при испытании выборочных образцов в момент полного нагружения болта, соответствующего заданному напряжению затяжки. В качестве устройства для осевого нагружения и измерительного прибора для регистрации осевого нагружения используют разрывную испытательную машину. Датчик измерения радиальной деформации устанавливают при испытании образцов и при сборке резьбовых соединений в непосредственной близости от опорного торца гайки.

Недостатком известного аналога [2] является то, что контролируют не каждое изделие, а только выборочные образцы из партии резьбовых соединений и проводят испытания в лабораторных условиях, которые сильно отличаются от условий эксплуатации. При этом не осуществляют постоянный контроль каждого резьбового соединения, от которых сильно зависит вероятность аварийных ситуаций в строительных элементах и конструкциях сооружений, являющихся промышленно опасными объектами и имеющих важное стратегическое значение.

Известен «Датчик радиальной деформации» по патенту на полезную модель RU 90893 от 20.01.2010 г., МПК G01B 7/16 - [3], содержащий упругое кольцо, опору для измеряемого изделия, закрепленную на внутренней поверхности упругого кольца, регулировочный винт для крепления датчика на измеряемом изделии и установки нуля измерительной системы, тензорезисторы, наклеенные напротив друг друга на внутренней и внешней поверхностях упругого кольца. Упругое кольцо выполнено с переменным сечением, при этом опора для измеряемого изделия и регулировочный винт расположены друг напротив друга в местах наибольшего поперечного сечения упругого кольца, а тензорезисторы наклеены на поверхности в местах с наименьшим сечением упругого кольца. При этом упругое кольцо может быть выполнено литьем, а датчик содержать две пары тензорезисторов, установленных на упругом кольце друг напротив друга в местах наименьшего сечения, а опора для измеряемого изделия может быть выполнена в виде трехгранной призмы.

Недостатком известного аналога [3] является то, что конструкция датчика сложна, требует особенной осторожности при затяжке резьбового соединения, а также дополнительной защиты при его эксплуатации. При осуществлении постоянного контроля усилия затяжки резьбового соединения не учитываются неравномерности нагружения деталей и практически применение аналога [3] трудноосуществимо. Кроме того, крепление тензорезисторов на упругое кольцо возможно в основном только при помощи клеевого соединения, которое при постоянных усилиях на резьбовое соединения будет релаксировать, то есть течь, и, следовательно, искажать значение измеряемого усилия.

Известен ГОСТ 13438-68* «Шайбы сферические для станочных приспособлений» стр.3 (Приложение 1) - [4], по которому для центровки и равномерной передачи усилия на головку болта (или гайку шпильки) и исключения его (ее) изгиба используют сферические или конические шайбы с подкладными (или накладными) шайбами. При этом сферические (конические) шайбы при приложении к ним усилий также равномерно деформируются, однако применение таких шайб с их равномерной деформацией не известно для применения при измерении усилий затяжки резьбового соединения и при постоянном контроле усилий этой затяжки.

Известно «Устройство для измерения силы натяжения каната» по патенту на полезную модель RU 8517 от 27.08.2005 г., МПК G01L 5/04 - [5], содержащее силоизмерительный тензорезисторный консольный датчик, в проходных отверстиях корпуса которого установлены две направляющие опоры, равноудаленные от расположенной между ними центральной опоры, ограничивающей ход прижимного упора, соединенного стяжными болтами и гайками, установленными через тарельчатые шайбы, с планкой, крепящей на корпусе центральную опору, причем центральная опора имеет меньшую высоту, чем направляющие опоры, и все опоры и прижимной упор спрофилированы по диаметру каната. При затягивании гаек через тарельчатые шайбы, нормирующие усилие зажима каната, стяжные винты тянут прижимной упор, который прогибает канат на некоторую величину, составляющую разность между высотой опор. Прогиб каната нагружает одну из опор с усилием, равным составляющей силы натяжения в направлении оси опоры. Это усилие измеряется тензодатчиком.

Однако тарельчатые (сферические) шайбы в аналоге [5] используются для выравнивания усилий при плавном регулировании показаний тензорезисторного консольного датчика и выполняют второстепенные, вспомогательные функции.

Известен «Комплект для извлечения радиоактивных сборок из реактора» по свидетельству на полезную модель RU8517 от 16.11.1998 г., МПК G21С 19/26, G21C 19/33 - [6], включающий грузоподъемный механизм с полиспастом и передвижную тележку с закрепленным на ней посредством фланца уравнительным блоком, который снабжен силоизмерительной шайбой, закрепленной на его фланце, а силоизмерительная шайба снабжена тензометрами, равномерно расположенными по периметру фланца и образующими два независимых измерительных моста.

Недостатком известного аналога [6] является то, что в конструкции силоизмерительной шайбы использовано дискретное распределение тензометров, используемых для компенсации ее неравномерного деформируемого состояния. При этом нет самоцентрирования силоизмерительной шайбы для ее равномерного нагружения. Наличие множества дискретно распределенных тензометров в силоизмерительной шайбе усложняет конструкцию, повышает ее стоимость и снижает надежность. Клеевое крепление тензорезисторов на силоизмерительной шайбе при постоянных усилиях на резьбовые соединения и особенно при воздействии высоких температур будет релаксировать, что со временем будет приводить к увеличению погрешности измерений.

Известно «Силоизмерительное устройство» по патенту RU 2410655 от 27.01.2011 г., МПК G01L1/00 - [7], содержащее навинченную на резьбу стержня гайку, расположенную под гайкой плоскую накладную шайбу и расположенную под ней плоскую силоизмерительную шайбу из нержавеющей стали с чувствительными элементами в виде двух резонаторов на поверхностных акустических волнах. Силоизмерительная шайба расположена на стопорном элементе из эластичного материала, расположенном в подкладной шайбе с буртом и фигурными вырезами.

Основным недостатком аналога [7] является то, что крепление чувствительных элементов (в виде двух резонаторов на поверхностных акустических волнах и малых геометрических размеров) к нержавеющей стали возможно в основном только при помощи клеевого соединения или низкотемпературного припоя, которые при постоянных нагрузках (усилиях) на резьбовое соединение будут релаксировать, то есть течь, и, следовательно, искажать значение усилия. То есть со временем погрешность измерений усилия в резьбовом соединении будет только увеличиваться. Кроме того, при затяжке резьбового соединения стопорный эластичный материал будет подниматься вдоль внешней цилиндрической поверхности силоизмерительной шайбы и по бурту подкладной шайбы для фиксации гайки, и при этом обрывать провода от двух резонаторов на поверхностных акустических волнах к их антеннам, расположенным вне резьбового соединения. Это существенно снижает надежность устройства в целом. Эластичный стопорный материал, находящийся под силоизмерительной шайбой в свою очередь будет демпфировать, искажать измеряемую величину усилия в резьбовом соединении, а со временем будет стареть и изменять свои свойства.

Также из патентных источников известен «Датчик крутящего момента с телеметрической системой» по патенту EP 2113758 (A2) от 04.11.2009 г., МПК G01D 5/20, G01L3/14 - [8], содержащий два фланца, соединенных между собой упругим элементом с наклеенными на него тензорезисторами, причем показания от тензорезисторов передаются к внешнему считывающему устройству при помощи телеметрической антенны, которая представляет собой обмотку, намотанную и жестко закрепленную на внешней цилиндрической поверхности одного из фланцев.

Однако аналог [8] не может быть использован для измерения осевого усилия нагрузки, а обмотка, намотанная и жестко закрепленная на внешней цилиндрической поверхности одного из фланцев, используется как телеметрическая антенна, а не для измерения усилия в резьбовом соединении, как в заявляемом устройстве.

Прототипом заявляемого технического решения является: «Силоизмерительный датчик» по заявке на изобретение РФ №201142957/28 (064375) от 24.10.2011 г., МПК8 G01L 1/00, G01L 1/04, G01L 1/22 - [9], содержащий подкладную вогнутую и накладную выпуклую шайбы со сферической поверхностью сопряжения между ними, на внешней цилиндрической поверхности подкладной шайбы жестко установлен чувствительный элемент в виде обмотки тензорезистора, работающий на растяжение, причем внутренний диаметр накладной шайбы больше на 5-10% внутреннего диаметра подкладной силоизмерительной шайбы.

Прототип [9] решает вышеприведенные недостатки аналогов [1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7], а именно:

- создания надежного силоизмерительного датчика с повышенной длительностью эксплуатации;

- сведения к минимуму релаксационных свойств клеевого соединения крепления измерительного тензорезистора;

- достижения равномерного распределения нагруженного состояния силоизмерительного элемента (силоизмерительной шайбы) путем его самоцентрирования при приложении осевой нагрузки;

- повышения точности измерения силоизмерительного датчика при упрощении его конструкции.

Однако основным недостатком прототипа [9] является то, что в нем для измерения используется только один рабочий элемент силоизмерительного датчика, а именно подкладная шайба (работающая при нагрузке на радиальное растяжение) с намотанной и жестко закрепленной на ее внешней поверхности обмоткой тензорезистора. Деформация второго рабочего элемента - накладной шайбы, которая при приложении нагрузки работает на радиальное сжатие не учитывается, что сильно снижает функциональные возможности прототипа, а именно его чувствительность и точность измерения.

Для повышения чувствительности и точности силоизмерительного датчика предлагается дополнительно измерять величину радиального сжатия накладной шайбы при помощи тензорезистора, работающего на сжатие, и по показаниям обеих тензорезисторов вычислять дифференциальную разницу измерительных сигналов.

Таким образом, (сущность изобретения) для повышения чувствительности и точности силоизмерительного датчика, содержащего подкладную вогнутую и накладную выпуклую шайбы со сферической поверхностью сопряжения между ними, чувствительный элемент в виде обмотки тензорезистора, работающего на растяжение и жестко установленного на внешней цилиндрической поверхности подкладной шайбы, накладная шайба дополнительно снабжена вторым чувствительным элементом в виде обмотки тензорезистора, работающим на сжатие. При этом обмотка второго чувствительного тензорезистора (намотанного с натягом) жестко закреплена на внешней цилиндрической поверхности накладной шайбы. Накладная шайба на своей плоской поверхности может иметь выточку прямоугольного сечения, в которой на ее внутренней цилиндрической поверхности (выточки) жестко закреплена (также предварительно намотанная с натягом) обмотка второго чувствительного тензорезистора. Выточка с обмоткой второго чувствительного тензорезистора заполнена упругим компаундом, коэффициенты упругости и температурного расширения которого близки к коэффициентам упругости и температурного расширения материала накладной шайбы. При этом между внутренней цилиндрической поверхностью выточки и обмоткой второго чувствительного тензорезистора может быть расположено промежуточное кольцо прямоугольного сечения из материала накладной шайбы, на котором намотана с натягом и жестко закреплена обмотка второго чувствительного тензорезистора. Обмотки тензорезисторов подкладной и накладной шайб могут быть соединены в измерительную мостовую схему.

На фиг.1 представлен разрез заявляемого силоизмерительного датчика. На фиг.2 - расположение силоизмерительного датчика при измерении усилия в резьбовом соединении. На фиг.3 - разрез силоизмерительного датчика в варианте с выполненной в накладной шайбе выточкой прямоугольного сечения, в которой находится обмотка тензорезистора в компаунде. На фиг.4 - разрез силоизмерительного датчика в варианте, аналогичном по фиг.3, но с обмоткой тензорезистора, расположенной на промежуточном кольце прямоугольного сечения, выполненном из материала накладной шайбы.

Силоизмерительный датчик содержит подкладную шайбу 1 с одной плоской и другой сферической вогнутой поверхностями и накладную шайбу 2 с одной ответной сферической выпуклой и другой плоской поверхностями. При приложении нагрузки к устройству вследствие взаимодействия по сферической поверхности подкладная шайба будет расширяться, а накладная шайба будет сжиматься, и, соответственно внешний цилиндрический диаметр подкладной шайбы будет увеличиваться, а накладной шайбы уменьшаться. На внешней цилиндрической поверхности 3 подкладной шайбы 1 при помощи клеевого соединения жестко присоединена обмотка 4 первого измерительного тензорезистора, работающего на растяжение. Дополнительно накладная шайба 2 на своей внешней цилиндрической поверхности 5 содержит жестко присоединенную при помощи клеевого соединения обмотку 6 второго измерительного тензорезистора, работающего на сжатие. Обмотка 6 второго измерительного тензорезистора первоначально намотана с натягом и при уменьшении внешнего диаметра цилиндрической поверхности 5 накладной шайбы 2 будет сжиматься в пределах (своих) упругих деформаций и таким образом работать на сжатие.

Силоизмерительный датчик (см. фиг.2) расположен на соединяемой детали 7 на резьбовом стержне 8 (шпильке или болте) и прижат к соединяемой детали 7 при помощи гайки 9. Выполнение поверхности сопряжения сферической между подкладной (сферически вогнутой) шайбой 1 и накладной (сферически выпуклой) шайбой 2 позволяет при приложении усилия затяжки резьбового соединения дополнительно двум шайбам 1 и 2 самоцентрироваться и постоянно работать в условиях равномерно деформированного состояния. При этом обмотки тензорезисторов 4 и 6 соответственно подкладной 1 и накладной 2 шайб могут быть соединены в измерительную мостовую схему для получения дифференцированного измерительного электрического сигнала, что существенно повышает чувствительность и точность устройства - силоизмерительного датчика. Самоцентрирование шайб 1 и 2 при приложении нагрузки к устройству позволяет не только точно снимать показания усилия затяжки резьбового соединения из обмоток 4 и 6 измерительных тензорезисторов, но и обеспечить равномерную передачу усилия на гайку (или головку болта) и не допустить изгибов резьбового стержня 8, что дополнительно повышает надежность резьбового соединения. Так же, как и в прототипе [9], выполнение, но уже двух измерительных, чувствительных к нагрузкам тензорезисторов в виде обмоток 4 и 6 существенно затруднит релаксационные свойства клеевого соединения и тем самым повысит надежность силоизмерительного датчика и длительность его эксплуатации. Крепление термокомпенсационных тензорезисторов на подкладной 1 и накладной шайбах 2 может быть выполнено известными способами на любой свободной поверхности и поэтому они на фиг.1 и фиг.2 не показаны. Снятие показаний с двух тензорезисторов 4 и 6 силоизмерительного датчика также может быть осуществлено различными известными способами.

Накладная шайба 2 на своей плоской поверхности (см. фиг.3) может иметь выточку прямоугольного сечения 9, в которой на ее внутренней цилиндрической поверхности жестко закреплена обмотка 6 второго чувствительного тензорезистора (вместо внешней цилиндрической поверхности 5 накладной шайбы 2). Сама выточка 10 с обмоткой второго чувствительного тензорезистора 6 заполнена упругим компаундом 11, коэффициенты упругости и температурного расширения которого близки к коэффициентам упругости и температурного расширения материала накладной шайбы 2 (для исключения температурных погрешностей). Это техническое решение (введение выточки прямоугольного сечения) позволяет повысить надежность устройства, так как ее применение снижает вероятность отсоединения обмотки 6 от внешней цилиндрической поверхности 5 шайбы 2. Наличие упругого компаунда 11 необходимо для дополнительной фиксации обмотки 6 второго измерительного терморезистора, работающего на сжатие. Для повышения технологичности установки и фиксации второго измерительного терморезистора 6 в цилиндрической выточке 10 между внутренней цилиндрической поверхностью выточки 10 и обмоткой 6 второго чувствительного тензорезистора может быть расположено промежуточное кольцо 12 прямоугольного сечения (см. фиг.4) из материала накладной шайбы 2. При этом первоначально закрепляют обмотку 6 (см. фиг.4 и фиг.5) на внешней поверхности промежуточного кольца 12, а после этого кольцо 12 с обмоткой 6 устанавливают в цилиндрической выточке 10 и заполняют упругим компаундом 11. Предварительно кольцо 12 с обмоткой 6 могут устанавливать в цилиндрической выточке 10 с натягом на ее внутреннюю цилиндрическую поверхность. Обмотки тензорезисторов 4 и 6 подкладной 1 и накладной 2 шайб могут быть соединены в общеизвестную измерительную мостовую схему, которая отличается высокими надежностью и точностью снятия показаний.

Работает силоизмерительный датчик следующим образом. При завинчивании резьбового соединения, а именно навинчивания на резьбовой стержень 8 гайки 9, последняя прижимает через накладную шайбу 2 подкладную шайбу 1 к соединяемой детали 7. При этом при воздействии осевой нагрузки подкладная шайба 1 и накладная шайба 2 самоцентруются по общей сферической поверхности сопряжения, так что они постоянно находятся в условиях равномерно деформированного состояния, и при этом подкладная шайба будет расширятся, а накладная шайба будет сжиматься. Расположенные на шайбах 1 и 2 измерительные тензорезисторы 4 и 6 будут одновременно соответственно растягиваться и сжиматься, и, следовательно, с тензорезисторов 4 и 6 будут получать дифференциальный измерительный сигнал, который преобразуют вторичным внешним прибором в значение усилия затяжки резьбового соединения.

Таким образом, возможно контролировать процесс правильной затяжки резьбового соединения и его дальнейшее состояние. И, наоборот, при снятии нагрузки с резьбового соединения (отвинчивании гайки 9) обмотка 4 будет сжиматься, а обмотка 6 растягиваться и вторичный прибор даст сигнал, например оператору, об аварийной ситуации.

Применение предложенного силоизмерительного датчика с двумя обмотками тензорезистров, работающими соответственно на растяжение и сжатие, позволит существенно повысить чувствительность силоизмерительного датчика. Этим дополнительно снижается вероятность аварийных ситуаций в строительных сооружениях, являющихся промышленно опасными объектами и имеющих важное стратегическое значение, за счет постоянного измерения усилий в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций, от состояния которых в значительной степени зависит их надежность.

Полагаем, что предложенный силоизмерительный датчик обладает всеми критериями изобретения, так как совокупность ограничительных и отличительных признаков формулы изобретения является новым для конструкций силоизмерительных датчиков, и, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Совокупность признаков формулы изобретения предложенного устройства неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным правилам разработки и конструирования силоизмерительных датчиков, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Разработка, конструирование и внедрение предложенного силоизмерительного датчика не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

ЛИТЕРАТУРА

1. Свидетельство на полезную модель RU 78311 от 20.11.2008 г., МПК GO1L 1/22 - «Датчик силы тензометрический».

2. Патент RU 2401423 от 10.10.2010 г., МПК G01L 5/24 - «Способ контроля усилия затяжки резьбовых соединений».

3. Свидетельство на полезную модель RU 90893 от 20.01.2010 г., МПК G01B 7/16 - «Датчик радиальной деформации».

4. ГОСТ 13438-68* «Шайбы сферические для станочных приспособлений» стр.3 (Приложение 1).

5. Патент на полезную модель RU 47517 от 27.08.2005 г., МПК G01L5/04 - «Устройство для измерения силы натяжения каната».

6. Свидетельство на полезную модель RU 8517 от 16.11.1998 г., МПК G21C 19/26, G21C 19/33 - «Комплект для извлечения радиоактивных сборок из реактора».

7. Патент RU 2410655 от 27.01.2011 г., МПК G01L 1/00, «Силоизмерительное устройство».

8. Патент: EP 2113758 (A2) от 04.11.2009 г., МПК G01D 5/20; G01L3/14 -«Датчик крутящего момента с телеметрической системой».

9. Заявка на изобретение РФ №2011142957/28 (064375) от 24.102011 г., МПК8 GO1L 1/00, G01L 1/04, G01L 1/22, «Силоизмерительное устройство», (решение о выдачи патента от 11.10.2012 г.) - прототип.

1. Силоизмерительный датчик, содержащий подкладную вогнутую и накладную выпуклую шайбы со сферической поверхностью сопряжения между ними, чувствительный элемент в виде обмотки тензорезистора, работающего на растяжение и жестко установленного на внешней цилиндрической поверхности подкладной шайбы, отличающийся тем, что накладная шайба снабжена вторым чувствительным элементом в виде обмотки тензорезистора, работающего на сжатие.

2. Силоизмерительный датчик по п.1, отличающийся тем, что обмотка второго чувствительного тензорезистора жестко закреплена на внешней цилиндрической поверхности накладной шайбы.

3. Силоизмерительный датчик по п.1, отличающийся тем, что накладная шайба на плоской поверхности имеет выточку прямоугольного сечения в которой на ее внутренней цилиндрической поверхности жестко закреплена обмотка второго чувствительного тензорезистора, а сама выточка с обмоткой второго чувствительного тензорезистора заполнена упругим компаундом, коэффициенты упругости и температурного расширения которого близки к коэффициентам упругости и температурного расширения материала накладной шайбы.

4. Силоизмерительный датчик по п.1, отличающийся тем, что между внутренней цилиндрической поверхностью выточки и обмоткой второго чувствительного тензорезистора расположено промежуточное кольцо прямоугольного сечения из материала накладной шайбы.

5. Силоизмерительный датчик по п.1, отличающийся тем, что обмотки тензорезисторов подкладной и накладной шайб соединены в измерительную мостовую схему.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к системам измерения усилий в стержнях, тягах и других протяженных элементах конструкций, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, и, в частности, в ракетной технике.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству многокомпонентных тензометрических динамометров с внутренним каналом, и может быть использовано в различных областях техники (например, в робототехнике, экспериментальной гидро- и аэродинамике).

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к системам измерения усилий в стержнях, тягах и других протяженных элементах конструкций, нагруженных осевой силой.

Изобретение может быть использовано для измерения малых давлений с повышенной чувствительностью и точностью. Тензорезисторный преобразователь силы содержит упругий элемент, выполненный за одно целое с опорном кольцом.

Изобретение относится к горному делу, в частности к приборам измерения проявления горного давления, а именно к датчикам для измерения натяжения анкера. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения усилий в подъемных устройствах. .

Изобретение относится к области машиностроения и транспорта. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к многоканальным измерительным устройствам для измерения сил и моментов, действующих на модель летательных аппаратов в аэродинамической трубе.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для измерения деформаций в различных конструкциях посредством поляризационно-оптических преобразователей и может быть использовано в строительстве, на транспорте, в промышленных производствах, в контрольно-измерительной аппаратуре.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерительным устройствам для измерения и регистрации сил взаимодействия колеса с рельсом. .

Изобретение относится к весовой технике, в частности к упругим элементам датчиков силы, предназначенных для точного измерения силы небольшой величины в широком диапазоне. Заявленный упругий элемент тензорезисторного датчика силы выполнен за одно целое и содержит упругое кольцо, силовводящие рычаги, примыкающие к внутренней боковой поверхности упругого кольца по всей высоте, поперечные тяги, присоединенные к средней части упругого кольца вблизи плоскости симметрии, перпендикулярной к его оси, и эта плоскость симметрии упругого кольца совпадает с плоскостью симметрии тяг, расположенных симметрично второму диаметральному направлению упругого кольца, причем расстояние между осями тяг не больше половины диаметра внешней боковой поверхности кольца, а в средней части упругого кольца выполнены сквозные пазы, которые имеют высоту, равную толщине поперечных тяг, и расположены симметрично относительно их плоскости симметрии, при этом пазы в окружном направлении расположены между тягами и силовводящими рычагами. Технический результат заключается в повышении точности измерения усилий небольшой величины при малых габаритных размерах упругого элемента, обладающего меньшей жесткостью, что позволяет расширять диапазон измерения в сторону малых нагрузок. 2 ил.

Изобретение относится к весовой технике, в частности к тензорезисторным датчикам силы, предназначенным для точного измерения сил, в том числе в агрессивных средах. Тензорезисторный датчик силы содержит жесткий центр, силовводяшую оболочку, кольцевой силопреобразователь, ограниченный изнутри цилиндрической поверхностью, имеет в своей нижней части кольцевой выступ, ограниченный изнутри той же цилиндрической поверхностью, опорную оболочку большего диаметра и опорное кольцо, соединенные между собой последовательно и выполненные за одно целое. Силовводящая оболочка выполнена вогнутой и в средней части ограничена снаружи и изнутри цилиндрическими поверхностями и плавно изнутри сопрягается с участками конических поверхностей одинаковой конусности и сужающиеся части конусов направлены к средней части симметрично. Верхнее подрезисторное кольцо ограничено цилиндрическими поверхностями и снаружи имеет два симметричных выступа, ограниченных коническими поверхностями одинаковой конусности, а их сужающиеся части направлены к середине, и запрессовано по этим поверхностям в среднюю часть силовводящей оболочки. Кольцевой выступ кольцевого силопреобразователя также ограничен снаружи конической поверхностью и его сужающаяся часть конуса направлена к кольцевому силопреобразователю, и по ней запрессовано нижнее подрезисторное кольцо и упирается в кольцевой силопреобразователь. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и точности измерений. 3ил.

Изобретение относится к весовой технике, в частности к датчикам силы, для точного измерения небольших усилий в широком диапазоне. Силочувствительный элемент содержит упругое кольцо с тензорезисторами, два жестких кольца меньшего и большего диаметров, радиальные рычаги по своим концам снабжены верхними и нижними балками равной толщины и длины, выполненными в виде трапеций с криволинейными основаниями. При этом ширина меньшего основания каждой нижней балки равна половине ширины также меньшего основания верхней балки. Жесткое кольцо меньшего диаметра соединено с верхними балками для каждого рычага, расположенного внутри упругого кольца. Нижние балки соединены с верхней частью внутри упругого кольца, а внизу снаружи оно соединено с верхними балками для каждого рычага, расположенного вне кольца. Нижние балки соединены с жестким кольцом внутри и все они изготовлены за одно целое. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона измерения сил в сторону малых нагрузок с повышенной точностью. 4 ил.

Изобретение относится к датчикам силы. Датчик силы содержит корпус, который выполнен в виде короба, основание которого с внешней стороны снабжено крестообразным хомутом для закрепления корпуса в держателе штатива, а к противоположной стороне хомута закреплено основание, посредством которого датчик силы устанавливается на лабораторном столе, корпус снабжен съемной крышкой, один торец которой выполнен с П-образным окном для выхода порта. Внутри корпуса расположена тензобалка, выполненная S-образной формы, при этом тензобалка на внутренней поверхности основания корпуса закреплена своей нижней полкой, на нижней поверхности средней полки закреплены тензорезисторы, собранные по мостовой схеме, при этом выходы тезорезисторов соединены с электронным блоком, а верхняя полка тензобалки снабжена вертикальным стержнем, проходящим сквозь отверстие в крышке и ось которого расположена на одной оси с осью крестообразного хомута корпуса, причем свободный конец стержня снабжен осевым углублением для установки чаши весов и поперечным отверстием для приложения силы, направленной вверх. Технический результат - обеспечение измерения сил различного действия, приложенных в различных направлениях, а также возможность использования для измерения веса. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для измерения параметров силового воздействия на буровое долото режуще-скалывающего действия в процессе разрушения им породы. Лабораторная установка для определения нагрузки, действующей на буровое долото, содержит измерительную балку, жестко закрепленную на базовой плите, с установленным на ней долотом. На измерительной балке смонтированы тензометрические датчики, образующие шесть тензометрических мостов для измерения осевой нагрузки Rza на измерительную балку вдоль ее оси, Mza - момента, скручивающего измерительную балку относительно ее оси, Mxa, Mxb - моментов соответственно в поперечных сечениях измерительной балки, отстоящих друг от друга на расстоянии a, изгибающих измерительную балку в плоскости, проходящей через ее ось, и ось декартовой системы координат, Mya, Myb - моментов соответственно в поперечных сечениях измерительной балки, изгибающих измерительную балку в плоскости, проходящей через ее ось, и ось декартовой системы координат. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 8 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тензометрическим средствам измерения. Технический результат: расширение динамического диапазона преобразования напряженно-деформированных состояний сенсорной консоли вследствие воздействия на ее поверхность скоростного напора (динамического давления) газовых или жидкостных потоков. Сущность: тензорезистивный преобразователь содержит сенсорную консоль, работающую на изгиб, выполненную из упругой подложки тонкопленочного эластичного полимера, двух фольговых тензорезисторов, планарно расположенных на противоположных сторонах подложки, продольные оси которых параллельны между собой, или четырех фольговых тензорезисторов, планарно и попарно расположенных на противоположных сторонах подложки, продольные оси которых симметричны относительно ее продольной оси и параллельны между собой. Тензорезисторы включены в смежные плечи полу- или полномостовую схему измерительного моста. Сенсорная консоль ориентирована ортогонально вектору приложенной силы. В преобразователь введены кольцевой сегмент с кривизной поверхности, соответствующей максимально возможному упругому изгибу сенсорной консоли, хонейкомб, и флюгерный элемент. Кольцевой сегмент выполнен с проницаемой поверхностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления контактного типа, в частности к тензометрическим средствам измерений консольного типа. Техническим результатом изобретения является расширение динамического диапазона тензорезистивного преобразования напряженно-деформированных состояний при прямом контактном воздействии на упруго-чувствительный элемент скоростного напора газовых или жидкостных потоков в электрический сигнал. Тензорезистивный преобразователь содержит упруго-чувствительный элемент консольного типа, выполненный из тензорезисторов, планарно и попарно расположенных на его противоположных сторонах, и электрических выводов со стороны его заделки, измерительный мост и индикатор, включенный в измерительную диагональ измерительного моста. При этом упруго-чувствительный элемент работает на изгиб ортогонально вектору приложенной силы. Также в преобразователь введены, по меньшей мере, один и более упругих слоев, выполненных из тонкопленочного эластичного полимера, имеющих одинаковую с упруго-чувствительным элементом ширину, но различные длины и расположены на нем последовательно с уменьшением длины в сторону его заделки. Упругие слои планарно жестко связаны между собой и упруго-чувствительным элементом, либо планарно свободны, но собраны воедино в заделке в сэндвич-структуру, обладающей качеством тела равного сопротивления изгибу. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерительным устройствам для измерения и регистрации сил взаимодействия между колесом и рельсом. Техническим результатом является повышение точности измерения сил взаимодействия колеса с рельсом за счет уменьшения влияния на измерения вертикальных сил, поперечного смещения колеса относительно рельса и расширения частотного диапазона измеряемых вертикальных и боковых (горизонтальных) сил, возникающих при контакте колеса с рельсом при прохождении по геометрическим, стыковым неровностям пути и волнообразным неровностям на поверхности катания рельса. Устройство для измерения вертикальных и боковых сил взаимодействия между колесом и рельсом содержит железнодорожную колесную пару, тензометрические датчики, размещенные на внутренней и наружной стороне диска колеса по разные стороны от оси на концентричных диаметрах внутренней стороны дисков колес и включенные в полумостовые схемы, тензометрические усилители, програмируемый контроллер, блок передачи сигналов по радиоканалу, связанный с блоком приема сигналов и бортовым компьютером. Тензореристоры на наружной стороне диска колеса диаметрально расположены в створе с тензорезисторами на внутренней стороне, а угол α между соседними диаметрами на внутренней или наружной стороне диска колеса, на которых размещены диаметрально расположенные тензодатчики, составляет от 36° до 60° дуги окружности. 4 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации нагрузок, в частности осевого усилия от вращающихся деталей, таких как валы или цапфы турбомашин. Заявленное устройство для замера осевого усилия ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, а наружное кольцо в корпусе, а также установленные в корпусе плоское упругое кольцо, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное упругое кольцо с тензодатчиками, при этом оно содержит два кольцевых элемента, контактирующих между собой по коническим относительно продольной оси вала торцевым поверхностям, которые образуют усеченный конус, большее основание которого расположено со стороны шарикового подшипника, при этом упомянутые кольцевые элементы установлены между близлежащими торцами плоского упругого кольца и наружного кольца шарикового подшипника, причем кольцевой элемент, контактирующий непосредственно с плоским упругим кольцом, выполнен разрезным, а другой кольцевой элемент установлен непосредственно в корпусе, при этом дополнительное упругое кольцо выполнено с коэффициентом жесткости меньшим, чем у плоского упругого кольца, и установлено между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разрезного кольцевого элемента, а в осевом направлении дополнительное упругое кольцо ограничено торцом плоского упругого кольца и радиальным торцом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, причем на наружной и внутренней поверхностях дополнительного упругого кольца выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены упомянутые тензодатчики, при этом плоское упругое кольцо, дополнительное упругое кольцо, два кольцевых элемента зафиксированы в корпусе в осевом направлении, а наружное кольцо шарикового подшипника зафиксировано в корпусе от проворота. Технический результат заключается в расширении диапазона замера осевого усилия ротора турбомашины, а также в сокращении времени и затрат на доводку турбомашины. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для весовых измерений в части измерений сигналов с первичных преобразователей силы (тензодатчиков). Аппаратура может применяться в любых отраслях промышленности, требующих прецизионных (0.002% и точнее) измерений массы, силы, момента силы и т.п. Многоканальный измерительный преобразователь сигналов в тензорезисторных мостовых схемах содержит блок генератора синусоидальных сигналов, блоки измерителей по числу каналов. Противофазные сигналы питания тензорезисторной мостовой схемы с выхода блока генератора синусоидальных сигналов через усилители мощности подаются на входы питания каждой тензорезисторной мостовой схемы, в каждом блоке измерителя напряжение со входов питания тензорезисторной мостовой схемы через дополнительные буферные усилители подается на входы опорного индуктивного делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходной диагональю тензорезисторной мостовой схемы, а выход через дифференциальный операционный усилитель соединен со входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), режим работы которого задается первым микропроцессором. Вход-выход АЦП соединен с входом-выходом первого микропроцессора, выход которого соединен со входом второго микропроцессора (МП2), осуществляющего цифровое синхронное детектирование, цифровую фильтрацию и расчет коэффициента деления тензорезисторной мостовой схемы, вход-выход второго микропроцессора соединен входом-выходом устройства передачи данных, аналоговый вход МП2 соединен с выходом схемы защиты, входы которой соединены с выходами усилителей мощности, второй выход МП2 соединен с третьим входом схемы защиты, а третий выход МП2 - с третьим входом коммутатора. Тактирующий вход АЦП каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим тактирующие импульсы, а дискретный вход первого микропроцессора каждого блока измерителей соединен с выходом блока генератора синусоидальных сигналов, формирующим сигнал полной фазы напряжения питания тензорезисторных мостовых схем. Технический результат - снижение основной и дополнительных погрешностей измерений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-06-10 2014-06-09T14:05:03
Наверх