Тензорезисторный датчик силы

 

,11 526785

V!!

I — j

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.01.74 (21) 1986357/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Beëëåòåíü ¹ 32

Дата опубликования описания 06.09.76 (51) М. Кл.2 G 01L 1/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531 781(088 8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Базжин, В. А. Годзиковский, Б. P. Лойцкер и А. П. Мальков (71) Заявитель

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЪ|Й ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано в весо- и силоизмерительных приборах.

Известен тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной балки с поперечным отверстием у защемленного конца и моста тензорезисторов, размещенных на внутренней поверхности отверстия (2).

Однако наличие в зоне расположения тензорезисторов паразитных деформаций изгиба и сдвига уменьшает точность измерений; кроме того, размещение тензорезисторов внутри отверстия, вне зоны максимальных деформаций, снижает чувствительность и усложняет конструкцию датчика.

Наиболее близким по конструкции и принципу действия является тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной балки с двумя взаимно перпендикулярными поперечными отверстиями у защемленного конца и тензорезисторы (1).

Однако в этом датчике за счет поступательного вертикального смещения силовоспринимающего конца балки на полезную деформацию растяжения-сжатия рабочих перемычек накладываются паразитные деформации изгиба и сдвига, уменьшающие точность измерения.

Цель изобретения — повышения точности измерения.

Цель достигается тем, что в полости, образованной отверстиями, установлен упругий

5 шарнир в виде тонкой ленты, перпендикулярной к продольной оси балки, причем ось вращения шарнира совпадает с осью отверстия, перпендикулярного к направлению измеряемой силы, а база тензорезисторов со1о ставляет 0,1 — 0,5 диаметра отверстия, ось которого параллельна направлению измеряемого усилия.

На фиг. 1 изображен тензорезисторный датчик силы, общий вид с частичным вырезом

15; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

Тензорезисторный датчик силы состоит из консольной балки 1, выполненной за одно целое с основанием 2. У заделки в балке 1 вы20 полнены поперечное отверстие 3 и отверстие

4, ось которого параллельна направлению измеряемого усилия Р и проходит через точку пересечения продольной оси балки с осью отверстия 3. В зонах наименьшего поперечного

25 сечения 5 размещены тензорезисторы 6 — 9, соединенные по схеме измерительного моста.

В балке выполнено также вспомогательное отверстие 10, в котором установлен упругий шарнир, состоящий из двух цилиндров 11 и

30 12, соединенных тонкой ленточной перемыч526785

725

Риа 1

/4 75

Фиг. 2

Заказ 2005/5

ЦНИИПИ

Изд. № 1598 Тираж 1029 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 кой 13, Цилиндры 11 и 12 жестко связаны с телом балки.

Тензорезисторный датчик силы работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р вь1зывает деформацию изгиба в балке 1, т. е, растяжение на верхней и сжатие на нижней плоскостях балки, причем эти деформации максимальны около отверстия 3. Концентратор напряжений — отверстие 4 — перераспределяет деформации таким образом, что на поверхностях балки появляются четко выраженныезоны повышенных деформаций (на чертеже ограничены пунктирными линиями 14 и 15), снаружи от которых деформации резко уменьшаются практически до нуля.

При размещении концов решетки тензорезисторов в разгруженных зонах повышается жесткость связи тензорезистора с упругим элементом и уменьшается ползучесть тензорезисторов под нагрузкой. Экспериментально установлено, что расстояние между линиями

14 и 15, равное базе тензорезистора, составляет 0,1 — 0,5 диаметра отверстия 4.

Упругий шарнир, обладая минимальной жесткостью на кручение вокруг оси отверстия

3, не препятствует полезной деформации растяжения-сжатия перемычек 5 под действием крутящего момента, вызванного измеряемой силой Р, но, обладая большой жесткостью в направлении, параллельном действию силы

Р, препятствует появлению паразитных деформаций изгиба и сдвига перемычек 5, за счет чего и увеличивается точность датчика.

Формула изобретения

Тензорезисторный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде консольной бал10 ки с двумя взаимно перпендикулярными поперечными отверстиями у защемленного конца и тензорезисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в полости, образованной отверстиями, уста15 новлен упругий шарнир в виде ленты, перпендикулярный к продольной оси балки, причем ось вращения шарнира совпадает сосью отверстия, перпендикулярного к направлению измеряемой силы, а база тензорезисто20 ров составляет 0,1 — 0,5 диаметра отверстия, ось которого параллельна направлению измеряемого усилия.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: (1). Авт. свид. № 151075, кл. G 011 1/22, 19б2. (2). Патент США № 36028бб, кл. 338 — 5, 30 1971.