Преобразователь силы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистическнк

Республик.< >974151

У . (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25. 05. 81 (21) 3292747/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,11.82. Бюллетень ¹ 42

Дата опублыкования описания 15.1182 (S3) М. Кл.

С 01 Ь 1! 10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 531,781 (088. 8) J !

Г

В. H. Ííoâoêèé, B.Ñ, Êàö и М . Л. Финкельштейн (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский и конструРгоракий институт

Испытательных машин, приборов и средств йЪмеррния масс (НИКИМП) е / (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к силоизмерительной технике.

Известны преобразователи силы с частотно-модулированным выходным сигналом, используемыми предпочтительно в измерительных системах на небольшие нагрузки, защищенные от влияния крутяших моментов и неизмеряемых компонентов нагрузки, содержашив силопередаюший элемент, подвижные и неподвижные части которого связаны упpyro-шарнирными брусьями. С силопередающим элементом через тягу связан силовоспринимаюший элемент в виде консольной балки, снабженной чувствительным элементом-резонатором в виде стержня, изменяюшего собственную частоту поперечных колебаний при воздействии на него продольных усилий (1).

Данный преобразователь недостаточно эашишен от влияния поперечных сил, несмотря на достаточно сложную конструкцию его упругого элемента, что является его недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь силы, содержаший сиГ опередаюший элемент, выполненный в .виде подвижной и неподвижной частей, 30 связанных между собой упруго-шарнирными брусьями, и вибропефемычку, расположенную под углом к направлению перемешения подвижной части. Известный преобразователь может применяться для измерения достаточно малых нагрузок (2) .

Однако из-за непосредственной связи виброперемычки с подвижной частью силопередаюшего элемента он оказываетбя подверженным влиянию продольных и поперечных (неизмеряемых) сил и моментов, что приводит к появлению дополнительных погрешностей.

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь силы введен силовоспринимаюший элемент, выполненный в виде многогранной плиты с центральным отверстием, н котором размещена виброперемычка, соединенная с плитой, две противоположные грани которой связаны с подвижной и неподвижной частями силопередаюшего элемента, при этом плита может быть выполнена четырехгранной, а по углам ее выполнены дополнительные отверстия, расположенные симметрично относительно центрального отверстия, или) 974151 шестигранной, а также тем, что подвижная и неподвижная части силапере-i дающего элемента соединены с противоположнщяи гранями плить} через две пары плоских стержней, расположенных параллельно направлению перемещения подвижной части силопередающего элемента, а противоположные грани плиты связань} с плоскими стержнями через пластины, поверхности которых параллельны плоскости плиты, причем толщина плиты равна ширине виброперемычки, а угол расположения виброперемычки к направлению перемещения подвижной части силопередающего элемента выбран в пределах 45-70

На фиг. 1 изображен преобразователь силы с четырехгранной плитой}

Hà фиг.2 — To же, с шестигранной плитой; на фиг. 3 — сечение A-A на фиг. 2.

Преобразователь силы (фиг. 1 - 3) состоит из силопередающего элемента, подвижная часть 1 и неподвижная часть 2 которого связаны упруго-шарнирными брусьями 3, силовоспринимающего элемента в виде четырех- или шестигранной плиты с центральным отверстием 4, н котором расположена под углом к направлению перемещения подвижной части 1 виброперемычка 5.

Противоположные грани 6 плиты 4 соединены с подвижной частью 1 и неПодвижнай частью 2 силопередающего элемента, образующими совместно с упруго-шарнирными брусьями 3 четырехзненный механизм. 35}

Толщина плиты 4 равна ширине нибраперемычки 5 (фиг. 3), а сама ниброперемычка 5 расположена в централь- ном отверстии плиты 4 под углом от

45 до 70 к направлению перемещения 40 подвижной части 1. По углам четырехгранной плиты выполнены четыре дополн итель ные отверстия 7, ра сположенные симметрично относительно ее центрального отверстия (фиг. 1) . 45

Противоположные грани 6 плиты 4 могут соединяться с падви>кной частью 1 и неподви>кнай частью 2 посредством двух пар плоских стержней

8, расположенных параллельно относитель но направления перемещения подвижной части 1, и двух пластин 9, поверхности которых параллельны плоскости плиты 4 (фиг. 2 и 3).

Система возбуждения 10 виброперемычкн 5 включает поляризованные электромагниты 11, расположенные с двух ее сторон и соединенные со входам и выходом усилителя 12.

Защита силаноспринимающего элемента, плиты 4 и виброперемычки 5 от скручивающих моментов и неизмеряемых сил, действующих перпендикулярно плоскости плиты 4, обеспечивается как за счет поперечной жесткости упруго-шарнирных брусьев 3, так и развязки, создаваемой двумя пластинами 9. бО

Преобразанатель силы работает следующим образом.

При воздействии на подвижную часть 1 силы Р четырехзвенный механизм деформируется таким образом, что его жесткие части, связанные с противоположными гранями 6 плиты 4 с центральным отверстием, перемещаются параллель но друг к другу и передают нагрузку на плиту 4 с центральным отверстием, в котором под углом расположена виброперемычка 5. Отверстие в плите 4, со стенками которого соединены концы виброперемычки 5 при этом деформируется в эллипс, большая ось которого располагается под углом 45 относительна напранлео ния действия силы Р.

Вместе с плитой 4 деформируется вибраперемычка 5, н которой нозникают продольные растягинаюшие усилия, изменяющие частоту ее поперечных колебаний, создаваемых посредством системы возбуждения 10. Значение измеряемого усилия определяется по изменению частоты ниброперемычки 5 °

Силовоспринимающий элемент в виде четырехгранной плиты 4 применяется для измерения относительно высоких нагрузок за счет большой площади ее поперечнога сечения, Отверстия 7 по углам плиты 4 позволяют в определенных пределах изменять чувствитель- ность преобразователя силы.

Для обеспечения измерения малых усилий применяется шестигранная плита 4 (фиг. 2). Толщина плиты выбирается равной ширине виброперемычки 5, при этом поперечное сечение плиты 4 должно быть минимальным. Кроме того, повышение чувствительности преобразователя силы может достигаться при увеличении угла располо>кения виброперемычки 5 от 45 до 70 >, чта обеспечивается согласованием продольной жесткости ниброперемычки 5 с жесткостью плиты 4 па ее деформации в плоскости расположения вибраперемычки, При воздействии на силопередающий. элемент вертикальных неизмеряемы < сил и моментон последние воспринимаются упруго-шарнирными стержнями З,имеющими в этом направлении большую жесткость. Незначительные продольные деформации, которые нсе же возникают н упруго-шарнирных стержнях 3, компенсируются двумя парами плоских стержней 8, имеющих малую изгибную жесткость в соответствующем направлении, что сводит к минимуму воздейстние неизмеряемых вертикальных сил и моментов на силовоспринимающий элеме нт, 974151

Формула изобретения

Ф/Х

В связи с высокой степенью защиты преобразователя силы от воздействия неизмеряемых сил и моментов обеспечивает ся повыше ние точно сти измерений, при этом конструкция устройств, в которых он применяется, может быть значительно упрощена, что сокращает их металлоемкость и стоимость .

1. Преобразователь силы, содержащий силопередающий элемент, выполненный в виде подвижной и неподвижной частей, связанных между собой упруго-шарнирными брусьями, и виброперемычку, расположенную под углом к направлению перемещения подвижной части, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен силовоспринимающий элемент, выполненный в виде многогранной плиты с центральным отверстием, в котором размещена виброперемычка, соединенная с плитой, две противоположные грани которой связаны с подвижной и неподвижной частями силопередающего элемента.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и и с ÿ тем, что плита выполнена четырехгранной, а по углам ее выполнены дополнительные отверстия, расположенные симметрично относительно центрального отверстия плиты. в

3. Преобразователь по и. 1, о т ли чающий с ятем,чтоплита выполнена шестиграныой.

4. Преобразователь по пп. 1-3, отли чающий с ятем,чтопод. вижная и неподвижная части силопередающего элемента соединены с противоположными гранями плиты через две

10 пары плоских стержней, расположенных параллельно направлению перемеще ния подвижной части силопередамцего элемента.

5, Преобразователь по пп ° 1-4, )5 отличающийся тем, что противоположные грани плиты связаны с плоскими стержнями через пластины, поверхности которых параллельны плоскости плиты.

20 б. Преобразователь по пп. 1-5, отличающийся тем, что толщина плиты равна ширине виброперемычки, а угол расположения виброперемычки к направлению.перемещения подвижной части силопередающего элемента выбран в пределах 45-7Ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

30 Ф 150273, кл. G 01 L 1/10, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

9 324518, кл. G 01 L 1/10, 1967 (прототип) °

974151

Фиг 2

Ф

Составитель В.Герасимова

Редактор A.Гулько Техредй.Гергель Корректор С.Шекмар

Ю Ю Ф

Зека з 86 80/56 Тираж 887 Подпи сное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5.

° Ю филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4