Датчик силы

 

Союз Советских

Социалистичесиих

Республик (ii> 901856 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 320680 (21)2947939/18-10 с присоединением заявки Ко

Р1) М. Кп.з

G 01 L 1/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30D132. Бюллетень в(о 4

f Щ УДК 531. 787 (088.8) Дата опублйкования описания 30. 01. 82 (72) Автор изобретения

П.Т.Козырев

I Завод-ВТу3 при Производственном объедин

Ленинградского металлического завода им

t

t у бостройния

ХХП съезда ЫЩ, (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к устройствам для измерения статических и динамических сил.

Известен снлоизмернтельный датчик, содержащий полый цилиндр, заполненный жидкостью, поршень, воспринимающий усиЛие, и тензопреобразователь, установленный в дне цилиндра (1).

В этом устройстве измеряемая сила преобразуется в гидростатическое дав ление жидкости, действующее на тен= зопреобразователь, благодаря чему повышается точность измерения и достигается независимость его показаний от распределения нагрузки и эксцентриситета точки ее приложения, однако наличие непосредственного контакта жидкости с тензопреобразователем, необходимость в уплотнениях в поршне и электровыводах снижают его надежность,точность измерения,и обуславливают его временную нестабильность

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее полый цилиндр, с силоваспринимающим поршнем, силопередающий элемент, тензопреобразователь (2j.

Ь известном устройстве благодаря использованию эластомера в качестве силопередающего элемента вместо жидкости устранены вышеуказанные недостатки, однако размещение тензопреобразователя в эластомере обуславливает неустойчивость положения ну- левой точки отсчета (дрейф нуля) вследствие различных температурных коэффициентов расширения эластомера и тензопреобразователя, что уменьшает точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в виде герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью.

На фиг.1 изображен датчик силы, общий вид; на фиг.2 — узел тенэопреобразователя с электровводомт на фиг. 3 — тензопреобразователь, вид сверху.

25 Датчик силы содержит полый ци линдр 1 с плоским дном 2, в котором выполнено отверстие 3. В верхней части цилиндра размещен поршень 4 с уплотнительным кольцом 5. Под поршЗО нем размещен силопередающий элемент, 901856 выполненный из резиноподабного материала в виде цилиндрической герметически замкнутой эластичной оболочки б, заполненной жидкостью 7. Ниже ос-! нования силопередающего элемента расг . положен металлический опорный диск 8, снабженный отверстием 9 и выточкой на внешнем диаметре с одетым на нее металлическим кольцом 10, которое служит для предотвращения выдавливания материала силопередающего элемен" 10 та и обеспечения электрического контакта опорного диска с камерой. На верхней поверхности опорного диска с прослойкой изолятора 11 неподвижно расположен„ например приклеен,.тен- )5 зопреобразователь 12, выполнеиный, например, из проволоки в виде плоской фигуры. Материал проволоки обладает свойством изменять удельное сопротивление с изменением давления. 20

Этим свойством обладает, например, манганин, который широко применяется в датчиках, давления. В нижней части полости камеры размещен электро ввод 13, выполненный из цельной ме- pg таллической заготовки, имеющий в верхней части выступ 14, а в нижней хвостовик 1 . Выступ 14 электроввода и его верхняя плоскость покрыты механически прочнымИ электроизолирую- ЗО шими слоями 16 и 17, например слюдой или бакелитом, и выступ 14 до упора запрессован в отверстие 9 опорного диска 8. Боковая поверхность и нижнее основание электроввода также покрыты электроизолирующими слоями

18 и 19. Внутренний конец тензопреобразователя электрически соединен с выступом 14, а внешний — с опорным диском 8, например рипаян. электроввод и камера соединены с ре- 4О гистратором измеряемой силы.

Устройство работает следующим образом.

При действии измеряемой силы F на, поршень 4 в жидкости 7, заключенн и 45 в оболочке б эластичного элемента, возникает гидростатическое давление, которое через оболочку передается на тензопреобразователь 12. Благодаря тому, что тензопреобразователь жестко опирается на поверхность опорного диска, прочность его механической связи с этой поверхностью возрастает с увеличением давления. Поэтому под давлением узел тензопреобразователь — опорный диск превращается в единый жесткий комлекс и. тем самым обеспечивается его живучесть.

Давление, оказываемое оболочкой на тензопреобразователь, практически эквивалентно гидростатическому. ПоР этому вредные тангенциальные напряжения на нем отсутствуют, что повышает точность измерения. Точность повышается также благодаря тому, что в устройстве устранено влияние температурных изменений силопередающего элемента (внутренних напряжений) на тензопреобразователь. Измеряемую силу F определяют по изменению сопротивления тензопреобразователя при помощи регистратора.

В устройстве силопередающий эластичный элемент всегда может быть выполнен с соблюдением условия hect., где Ь вЂ” толщина (высота) силопередающего элемента, t — толщина стенки цилиндра. При соблюдении данного условия требования к прочности цилиндра сильно снижаются. Это обусловлено тем, что давление на его стенки действует лишь на малом участке ), который испытывает мокнула поддержку со стороны соседних (не нагруженных) . частей, что повышает надежность устройства. формула изобретения

Датчик силы, содержащий полый цилиндр с силовоспринимающим поршнем, силопередающий элемент и тенэопреобраэователь, отличающийся тем, что, с целью повышения. точности измерения, в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в виде герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 177661, кл. G 01 L 1/18, 1965.

2. Патент ChlA 9 3410135, кл. 73-141, опублик. 1977 (прототип).

901856

gF и

Ю

7г

У

1Ö л

1l

Ю

Фиг. 1

77

Фна;2 ,фиа5

Составитель Ы.Панин

Редактор Е.дичинская техред С. Мигунова: Корректор О.Билак

Заказ 12364/51 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород,,ул. Проектная, 4