Датчик для измерения продольного усилия в шланге
(72) Автор изобретения
В. Г, Повх
1
1 * ":-- -.
Хабаровский институт инженеров железнодорожного
1 транспорта 1 (7I) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО
УСИЛИЯ В ШЛАНГЕ
Изобретение относится к технике измерения сил в различных твердых физических телах IIQ их деформациям с помо,, щью реэисторных тенэометров, в особенности для измерения продольных усилий в гибких раствороводах, шлангах водолазного снаряжения, шлангах и рукавах пневмо- и гидроинструмента в строительстве, в трубах и т.д., находяшихся под совместным действием внутреннего давления и внешней нагрузки, в частности в шлангах гидроприводов путевых и дорожных машин и механизмов на железнодорожном транспорте.
Известен датчик осевого усилия, действуюшего нашланг, содержаший цилицдрический жесткий патрубок и концентрично расположенную с ним втулку с тензорезисторами, концы которой прикреплены к шлангу и обхватывают через уплотнитего ли патрубок с возможностью осевого перемещения относительно патрубка (1 ) .
Недостаток датчика известной конструкции состоит в том, что при одновремен2 ном действии внешней осевой нагрузки и внутреннего давления он не пбзволяет выделить сигнал, характеризующий прс долъное усилие, вызванное действием лишь внешней осевой нагрузки. Конструк ция датчика довольно сложна. Кроме того, наличие уплотнителей, а значит и трения между пассивным патрубком и измерительной втулкой, приводит к искажению измеряемой величины и ухудшению разрешающей способности и точности замеров датчика.
Известен датчик осевого усилия, действуюшего на шланг, содержащий проходной патрубок с ориентированным вдоль его оси тензорезистором (2) .
Недостатком известного датчика является сложность его конструкции, а также низкая чувствительность, вызванная тем, что в месте расположения тенэорезистора материал патрубка имеет составляюшую осевой деформации, вызванную давлением среды в шланге.
3 979906
Белью изобретения является упрощение конструкции и повышение чувстви- вну тельности датчика за счет уменьшения влияния давления среды в шланге на по- казание датчика. на
Поставленная цель достигается тем, ос что патрубок выполнен в виде отрезка трубы, внутренний диаметр которой экс» центричен наружному, тензорезистор рас- Фо положен в максимуме уточения, патруб- 16
I ка, при этом размеры поперечного сече ния патрубка определяются из соотноше- про ния д наг
Я= Я + — ) и Ztd
Ргде с1 - внутренний диаметр патрубка, принимаемый равным внутреннему диаметру шланга;
3 — наружный диаметр патрубка;
- заданная толина стенки патруб) ка в месте установки тензорезистора; р — коэффициент Пуассона для материала патрубка.
На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик.
Датчик содержит патрубок 1, на котором в максимуме утонения стенки накле» ен продольный тензорезистор 2.
Размеры поперечного сечения патрубка взаимосвязаны зависимостью, приведен ной выше и найденной иэ условия равенства нулю относительной продольной деформации в месте наклейки тензорезистора 2 при действии внутри патрубков толь ко давления. Внутренний диаметр d патрубка считается заданным и принят равным диаметру шланга. Толщина стенки патрубка задана минимально допустимой по условиям прочности и ориентиро40 вочна равна 1/40 d
При действии внутреннего давления в патрубке возникает осевая и радиальная составляющие этого давления, Осевая составляющая вызывает общее удлинение патрубка в продольном направлении, пропорциональное продольным растягивающим напряжениям, и увеличение омического сопротивления тенэорезистора. Радиальная составляющая вызывает сокраще-5О . ние патрубка в продольном направлении, пропорциональное поперечным растягиваюшим напряжениям в патрубке, что вызывает уменьшение омического сопротивления тензореэистора. 55
Как указано выше размеры патрубка выбраны таким образом, что в месте установки тенэорезистора осевая дефор4 ация материала патрубка от действия треннего давления равна нулю.
При дополнительном действии внешей продольной растягивающей нагрузки шланг, последняя вызывает появление евой деформации в месте установки ензорезис тора.
Таким образом, датчик при принятой рме патрубка и принятом месте установ. рабочего тенэорезистора всегда являтся.актнвным по отношению к внешней дольной нагрузке и обеспечивает выеление сигнала, характеризующего эту рузку.
Предлагаемый датчик для измерения продольного усилия в шланге отличается от известного простотой своего устройства и состоит практически из одной детали (патрубка) несложной конфигурации, а также более высокой чувствительности.
Формула изобретения
Датчик для измерения продольного усилия в шланге, содержащий проходной патрубок с ориентированным вдоль его оси тензорезистором) о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения чувствитель) ности датчика за счет уменьшения. влияния давления среды в шланге на показание датчика, патрубок выполнен в виде отрезка трубы, внутренний диаметр которой эксцентричен наружному, тензореэистор расположен в максимуме утоненйя стенки патрубка, при этом размеры поперечного сечения патрубка определяются из соотношения где Й вЂ” внутренний диаметр патрубка, принимаемый равным внутреннему диаметру шланга;
D - наружный диаметр патрубка;
- заданная толщина стенки патрубка в месте установки тензореэистора;
О. — коэффициент Пуассона для материала патрубка.
Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе
1.,Авторское свидетельство СССР № 465566, кл. 1.) 01 L 1/22, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР № 569882) кл. G 01 L 1/22, 1976 (прототип) .
979906
Составитель А. Амаханов .
Редакт iр В. Иванова Техред C.Ìàãóíîâà Корректор И, Ватуушкица i
Заказ 9345/29 Тираж 887 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
