CS252147B1 - Deformační člen tenzometrického snímače sil - Google Patents

Abstract

fieSení se týká deformačního členu tenzometrického snímače sil, u něhož jsou v jeho„tělese vytvořeny pružné klouby a alespoň na některých z nich jsou upevněny odporová tenzometry. Účelem řešení je zvýšit necitlivost snímače k zatížení, působícímu v jiném směru než ve směru snímané síly. Účelu je dosaženo tím, že ři podélné nosníky jsou .uspořádány rovnoěžně ve stejné vzdálenosti, střední je rozdělen na první část s působištěm snímané sily na vnitřním konci a na druhou část, jejíž vnitřní konec je upevněn na podpěře. Podélné nosníky jsou na svých vnšjěích koncích pevně spojeny se sousedním podélným nosníkem alespoň jednou dvojici K řičných nosníků, rozmístěných spuměrně· a každém příčpém nosníku alespoň jedné čtveřice, ležící v rovině, je v sousedství krajních podélných nosníků na pružných kloubech upevněn alespoň jeden odporový tenzometr.

Description

Vynález se týká deformačního členu tenzometrického snímače sil, u něhož jsou v jeho tělese vytvořeny pružné klouby a alespoň na některých z nich jsou upevněny odporové tenzometyy.

Deformační členy snímačů sil mají za úkol umožňovat, aby deformace zeslabených míst deformačních členů, vytvářejících pružné klouby, způsobené účinkem vnějších zatížení, vyvolala v odporových tenzometřech, nalepených na těchto místech takovou změnu elektrického odporu tenzometru, která vyvolá měřitelnou změnu elektrického proudu v měřicím přístro- * ji, zpravidla rozvážení Wheetatoneova můstku, v jehož větvích jsou odporové tenzometry zapojeny.

Správná funkce defonaačního členu, dané dostatečnou citlivostí snímače, linearitou, necitlivostí na boční zatížení, malou hysterezi, malými deformacemi ve směru působení zatížení, vyvolanými účinkem tohoto zatížení, závisí na tvaru deformačního členu, počtu, tvaru a umístění zeslabených míst na deformačním členu a na způsobu jeho namáhání. Pro citlivá snímače sil, to jest snímače, určená k měření sil do 200 N, jsou používány deformační členy, namáhané ohybem nebo kroucením. Požadovaná hodnota napětí v MPa při jmenovitém zatížení v místě nalepení odporových tenzometrů se dociluje buá velkými rozměry deformačního členu, nebo značným zeslabením deformačního členu v místě nalepení odporových tenzometrů. Tato místa zeslabení jaou obvykle provázena velmi nerovnoměrným rozdělením napětí, což je z hlediska nalepeného odporového tenzometru nevýhodná.

Dosavadní snímače ail pro malá jmenovitá zatížení používají deformačních členů, namáhaných buá pouze ohybem, přičemž sa měří ohybová napětí v místech nalepení odporových tenzometrů, nebo se u nich tahové nebo tlakové zatížení převádí na kroutivá namáhání a měří se smyková napětí v místě nalepených tenzometrů.

Výěe uvedené nedostatky jsou odstraněny u deformačního členu tenzometrického snímače sil podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve stejných vzdálenostech od sebe jsou uspořádány tři podélná nosníky, jejichž podélná oay jsou k sobě rovnoběžné, krajní podélné nosníky jsou celistvá, střední podélný nosník je ve střední části rozdělen na první část, uzpůsobenou na jejím vnitřním konci pro přiložení snímaná aíly ve směru druhé osy, rovnoběžné s rovinou podélných nosníků a kolmá ne první oau, mající směr podélná osy podélných nosníků, a na druhou čáet, uzpůsobenou na jejím vnitřním konci pro upevněni na podpěře, podélná nosníky jsou na svých vnějších koncích pevně spojeny se sousedním podélným nosníkem alespoň jednou dvojicí příčných nosníků, upravených ve směru třetí osy, kolmé ne první oau a na druhou osu, a rozmístěných souměrně k rovině souměrnosti deformačního členu, probíhající ve směru první osy a třetí osy, e k rovině souměrnosti deformačního členu, probíhající ve eaěru druhá oay a třetí osy, a na každém příčnám nosníku alespoň jedná čtveřice příčných nosníků, ležících v rovině rovnoběžně s rovinou souměrnosti deformačního členu, probíhající ve směru první osy a třetí osy, je v sousedství krajních podélných nosníků umístěn alespoň jeden odporový tenzometr, přičemž tyto jsou umístěny v místech pružných kloubů, vytvořených ne příčných nosnících.

U řečení podle vynálezu ee tahová nebo tlaková zatížení převádí na zatížení kroutícím momentem, které je převáděno v ohyb v místě pružných kloubů, představovaných místními zeslabeními, ve kterých jsou umístěny odporové tensometry. Deformační člen podle vynálezu lze vyrobit velmi snadno vrtáním a jednoduchý· frázováním, místa pro přilepení odporových tenzometrů jaou snadno přístupná, snímač má malá rozměry a deformační člen se ve směru působení zatížení snímače málo deformuje a snímač je necitlivý k zatížení, které působí v jiném směru, než ve kterém ae zatížení stanovuje.

Příklady provedení deformačního členu tenzometrického snímače sil podle vynálezu jaou znázorněny na připojených výkresech, na nichž obr. 1 ukazuje schematický perspektivní pohled na deformační člen, obr. 2 čelní pohled na jeden konec deformačního členu, obr. 3 zapojení odporových tenzometrů ve Wheatatoneově můstku, obr. 4 podélný řez deformačním

252,47

Členem, vedený mezi sousedními podélnými nosníky, a obr. 5 příčný nosník v perspektivním pohledu.

Deformační člen tenzometrického snímače all podls vynálezu sestává ze tří podélných nosníků 1, které jsou uspořádány ve stejných vzdálenostech od sebe, přičemž jejich podélná osy 2 jsou rovnoběžná. Krajní podélná nosníky 1 jsou celistvá, kdežto střední podélný nosník 1 je ve střední části rozdělen ne první část 2 a na druhou část 2· První část 2 je uzpůsobena na jejím vnitřním konci pro přiložení snímané síly £ vs směru druhé esy χ, rovnoběžné s rovinou χχ podélných nosníků 1 a kolmá na první oau χ, mající směr podélné osy st podélných nosníků 1. Za tím účelem je první část 2 opatřena úchytem S pro přiložení snímané síly £.

Druhá část 2 je na jejím vnitřním konci uspůsobena pro upevnění na podpěře a je proto opatřena úchytem 2 pro upevnění ne noanám tělese snímače all. Podélná nosníky 1 jsou na svých vnějších koncích pevně spojeny se sousedním podélným nosníkem 1 alespoň jednou dvojicí příčných nosníků 4. Tyto jsou uspořádány ve směru třetí osy χ, kolmá na první osu χ a na druhou oau χ. Příčná nosníky 4 jsou rozmístěny souměrně k rovině deformačního členu, probíhající ve směru první osy χ a třetí osy χ a k rovině souměrnosti deformačního členu, probíhající ve směru druhé oay χ a třetí osy χ. Ma každém příčném nosníku 4 alespoň jedné čtveřice příčných nosníků 4, ležících v rovině rovnoběžné e rovinou souměrnosti deformačního členu, probíhající ve směru první osy χ a třetí oay X, je v sousedství krajních podélných nosníků 1 umístěn alespoň jeden odporový tenzometr i, Přičemž odporové tenzometry Z jsou umístěny v místech pružných kloubů & přičnýzh nosníků 4. Příčné klouby £ mohou být s výhodou vytvořeny tak, te v příčném nosníku 4 jsou souměrně proti sobě provedena stejná obloukovité vybrání.

Odporová tenzometry £ lze seskupit do dvojic, jejichž členy jsou uspořádány na protilehlých stranách příčného nosníku 4 souměrně k jeho ose 2, a to 3 výhodou na bocích příčného nosníku 4, ale i například na horní a dolní straně příčného nosníku 4* Příčné nosníky 4, uspořádané nad sebou a seskupené do dvojic na každém konci deformačního členů, jaou názorně vyznačeny na obr. 1 a na obr. 2. Na obr. 4 je znázorněno provedení, u něhož jsou podélné nosníky 1 na svých vnějších koncích spojeny vždy dvěma dvojicemi příčných nosníků 4, umístěných souměrně k ose rovnoběžné se směrem třetí osy χ a ve stejné vzdálenosti od ní, přičemž jedna z dvojic na každém konci deformačního členu leží v rovině, probíhající ve směru první osy χ a třetí osy χ.

Odporová tenzometry £ jaou a výhodou zapojeny ve Wheatatoneově můstku Z následovně.

Oba první odporová tenzometry 5/. umístěná na první straně příčných nosníků 4 na pivním konci deformačního členu, jaou zapojeny v první větvi 10 Vheatatoneova můstku Z·

V protilehlá třetí větvi Wheatstoneova můstku Z jsou zapojeny oba třetí odporové tenzometry 5'. umístěné souměrně k prvním odporovým tenzometrům 5' na druhém konci deformačního členu. V sousední druhé větvi JJ. Wheatstoneova můstku Z Jsou zapojeny oba druhé odporové tenzometry 5. umístěné na druhé straně příčných nosníků 4 ne prvním konci deformačního členu, přičemž v protilehlé čtvrté větvi 12 Wheatstoneova můatku Z jseu zapojeny čtvrté odporové tenzometry 5. umístěné souměrně k druhým odporovým tenzometrům 5 na druhém konci deformačního členu.

Funkce deformačního členu tenzometrického snímače sil podle vynálezu je následující.

Po přiložení síly £, působící ve směru druhá osy χ, na deformační člen, dojdě k rosváženl Wheatstoneova můstku Z, protože napětí v pružných kloubech £, ne nichž jsou umístěny odporová tenzometry í, jsou stejná, ale opačná polarity. 'Při zatížení, působícím ve směru první osy χ nebo třetí osy χ, vznikají v pružných kloubech £, opatřených odporovými tenzometry Z, protisouměrná napětí, takže k rozvážení Wheatstoneova můstku Z nedojde, což znamená, že snímač sil, opatřený deformačním členem podle vynálesu, není citlivý na tato zatížení.

Claims (9)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Deformační člen tenzometrického snímače sil, u něhož jsou v jeho tělese vytvořeny pružné klouby a alespoň v některých z nich jsou upevněny odporové tenzoaetry, vyznačující se tím, že ve stejných vzdálenostech od sebe jeou uspořádány tři podélné nosníky (1), jejichž podélné osy (o) jsou k sobě rovnoběžné, krajní podélné nosníky (1) Jsou celistvé, střední podélný nosník (1) je ve střední části rozdělen na první část (2), uzpůsobenou na jejím vnitřním konci pro přiložení aníaená síly (F) ve směru druhá oey (y), rovnoběžné s rovinou (x, y) podélných nosníků (1) a kolmé na první osu (x), mající aaěr podélná oey (o) podélných nosníků (1), a ne druhou část (3), uzpůsobenou ne jejím vnitřním konci pro upevnění ne podpěře, podélné nosníky (1) jsou na svých vnějších koncích pevně spojeny oe sousedním podélným nosníkem (1) alespoň jednou dvojicí příčných nosníků (4), upravených ve směru třetí osy (z), kolmé na první osu (jt) a na druhou osu (y), a rozmístěných souměrně k rovině souměrnosti_deformačního členu, probíhající ve směru první osy (x) e třetí osy (z), a k rovině souměrnosti deformačního členu, probíhající ve směru druhá osy (y) a t'etí osy (z), a na každém příčném nosníku (4) alespoň Jedné čtveřice příčných nosníků (4), ležících v rovině rovnoběžné β rovinou souměrnosti deformačního Členu, probíhající ve směru první osy (x) a třetí osy (z), je v sousedství krajních podélných nosníků (1) umístěn alespoň jeden odporový tenzometr (5), přičemž tyto jsou umístěny v místech pružných kloubů (6), vytvořených na příčných nosnících (4).
2. 2. Deformační člen podle bodu 1, vyznačující se tím, že podélná nosníky (1) jsou na svých vnějších koncích spojeny vždy jednou dvojicí příčných nosníků (4), rosaíatěnýeh ned sebou.
3. 3. Deformační člen podle bodu 1, vyznačující se tím, že podélná nosníky (1) Jsou na svých vnějších koncích spojeny vždy dvěma dvojicemi příčných nosníků (4), umístěných souměrně k ose rovnoběžná se směrem třetí osy (z) a ve stejné vzdálenosti od ní, přičemž jedna z dvojic na každém konci deformačního členu leží v rovině, probíhající ve směrní první osy (χ) β třetí osy (z).
4. 4. Deformační člen podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že pružná klouby (6)na příčných nosnících (4) v sousedství podélných nosníků (1) jsou vytvořeny zeslabením příčných nosníků (4) souměrně proti sobě ležícími stejnými obloukovítýni vybráními.
5. 5. Deformační člen podle bodů 3 a 4, vyznačující se tím, že zeslabení jedná dvojice příčných nosníků (4) je provedeno kolmo na zeslabení druhá dvojice příčných nosníků (4) na stejném konci deformačního členu.
6. 6. Deformační člen podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že odporové tenzoaetry (5) jsou seskupeny do dvojic, jejichž členy jsou uspořádány na protilehlých stranách příčného nosníku (4) souměrně k jeho podélné ose (o)'.
7. 7. Deformační člen podle bodu 6, vyznačující se tím, že odporové tensometry (5), umístěné na první straně příčných nosníků (4) ne prvním konci deformačního členu, to jest první odporové tenzoaetry (5'), jsou zapojeny v první větvi (10) Wheatstoneova můstku (7), odporové tenzometry (5), umístěné k nim souměrně na druhém konci deformačního členu, to jest třetí odporové tenzometry (5'), jsou zapojeny v protilehlé třetí větvi Wheatstoneova můstku (7), odporové tenzometry (5), umístěné na druhé straně příčných nosníků (4) na prvním konci deformačního členu, to jest druhé odporové tenzometry (5), jsou zapojeny v sousední druhé větvi (11) Wheatstoneova můstku (7) a odporové tenzometry (5), umístěné k nim souměrně na druhém konci deformačního členu, to jest čtvrté odporové tenzometry (5''), jsou zapojeny v protilehlé čtvrté větvi (13) Wheatstoneova můstku (7).
8. 8. Deformační člen podle bodu 1 až 7, vyznačující se tím, že vnitřní konec první části (2) středního podélného nosníku (1) je opatřen úchytem (8) pro přiložení snímané síly (F).
9. 9. Deformační Sien podle bodu 1 až 8, vyznačující se tím, že vnitřní konec druhé části (3) středního podélného nosníku (1) je opatřen úchytem (9) pro upevnění na nosném tělese snímače sil.