CS267981B1

CS267981B1 - Torsional moment's tensometric sensor

Info

Publication number: CS267981B1
Application number: CS884118A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Rohac; Ivo Ing Janeta; Vaclav Ing Pisoft
Original assignee: Rohac Jan; Ivo Ing Janeta; Pisoft Vaclav
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS411888A1

Abstract

Řešení se týká tenzometrických snímačů kroutícího momentu se dvěma upínacími prstenci pro připevněni k zatěžovanému hřídeli. Podstata řešení spočívá v tom, že oba upínací prstence Jsou spojeny navzájem jednou planžetou, která je ve své střední části opatřena nejméně jednou dvojicí tenzometrů, jejichž osy svírají g rovinou souměrnosti snímače úhel 45°· S výhodou je planžeta opatřena dvěma dvojicemi nad sebou umístěných tenzometrů, z nichž jedna dvojice Je umístěna ze spodní strany planžety a druhá dvojice z horní strany planžety. Pro zvýšení citlivosti snímače Je planžeta ve své střední části v místě uložení tenzometrů zúžena.The solution relates to strain gauges torque with two clamping devices a ring to be attached to the load shaft. The essence of the solution lies in that both clamping rings are connected each other with one foil that is at least in its central part one pair of strain gauges the axes grip the plane of symmetry of the sensor 45 ° angle equipped with two pairs superimposed strain gauges, one pair It is located from the bottom of the foil and a second pair from the top of the sheet. To increase sensor sensitivity planchet in its middle part in place strain gauges are narrowed.

Description

Vynález se týká tenzometrického snímače kroutícího momentu se dvěma upínacími prstenci pro připevnění k zatěžovanému hřídeli.The invention relates to a strain gauge torque sensor with two clamping rings for attachment to a loaded shaft.

Doaud se tenzometrický snímač kroutícího momentu nejčastěji realizuje přilepením tenzometrů přímo na zatěžovaný hřídel. Dále je známý snímač vytvořený dvěma prstenci upnutými na zatěžovaný hřídel, které jsou vzájemně spojeny čtyřmi symetricky rozloženými planžetami. Na každé planžetě je umístěn jeden tenzometr, který snímá smykové napětí vznikající v planžetě při zatěžování hřídele. Tomuto snímači je svým uspořádáním blízký strunový snímač kroutícího momentu, vytvořený dvěma prstenci upnutými na zatěžovaný hřídel, které jsou spojeny dvěma napjatými strunami a osami v tangenciálním směru. Při zatížení hřídele se délka jedné ze strun zvětšuje a druhá zmenšuje, přičemž rozdíl frekvencí vlastních kmitů strun je přímo úměrný měřenému kroutícímu momentu. Řada dalších principů realizace snímačů kroutícího momentu, jako magnetoelastický, kapacitní, optický a podobně, má pro sv^ specifické vlastnosti malý obor využití. Nevýhodou tenzometrického snímače kroutícího momentu nalepeného přímo na zatěžovaném hřídeli je jeho zranitelnost, při demontáži hřídele dochází zpravidla kjeho zničení. U snímače se čtyřmi planžetami se velmi obtížně kompenzují parazitní vlivy teploty a nežádoucích mechanických napětí v planžetách. Opakující se montáží snímače dochází k podstatným nežádoucím posuvům převodní charakteristiky snímače- Strunový snímač vyžaduje po každé montáži složité nastavení a není spolehlivě zaručena jeho dlouhodobá stabilita. Ostatní uvedené snímače kroutícího momentu mají specifické nevýhody ovlivňující především jejich přesnost a provozní spolehlivost.Until now, the strain gauge torque sensor is most often realized by gluing the strain gauges directly to the loaded shaft. Furthermore, a sensor is known which is formed by two rings clamped to a loaded shaft, which are interconnected by four symmetrically distributed planchets. One strain gauge is located on each plate, which detects the shear stress arising in the plate when the shaft is loaded. The arrangement is a string torque sensor close to this sensor, formed by two rings clamped to the loaded shaft, which are connected by two tensioned strings and axes in the tangential direction. When the shaft is loaded, the length of one of the strings increases and the other decreases, while the difference in the frequencies of the natural oscillations of the strings is directly proportional to the measured torque. Many other principles of the implementation of torque sensors, such as magnetoelastic, capacitive, optical and the like, have a small field of application due to their specific properties. The disadvantage of the strain gauge torque sensor glued directly to the loaded shaft is its vulnerability, when the shaft is dismantled, it is usually destroyed. With a sensor with four plates, it is very difficult to compensate for the parasitic effects of temperature and undesired mechanical stresses in the plates. Repeated mounting of the sensor leads to significant undesired shifts in the conversion characteristics of the sensor. The string sensor requires complex settings after each mounting and its long-term stability is not reliably guaranteed. The other mentioned torque sensors have specific disadvantages, which mainly affect their accuracy and operational reliability.

Tyto nevýhody stávajícího stavu techniky jsou odstraněny tenzometrickým snímačem kroutícího momentu se dvěma upínacími prstenci podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že upínací prstence jsou navzájem spojeny jednou planžetou, která je ve své střední části opatřena nejméně jednou dvojicí tenzometrů, jejichž osy svírají s rovinou souměrnosti snímače úhel 45°. S výhodou je planžeta opatřena dvěma dvojicemi nad sebou shodně umístěných tenzometrů, z nichž jedna dvojice je umístěna ze spodní strany planžety a druhá dvojice z horní strany planžety. Pro zvýšení citlivosti a tím přesnosti snímače je planžeta ve své střední části v místě uložení tenzometrů zúžena.These disadvantages of the prior art are eliminated by a strain gauge torque sensor with two clamping rings according to the invention, the essence of which consists in that the clamping rings are connected to each other by one plate which is provided in its central part with at least one pair of strain gauges symmetry sensor angle 45 °. Preferably, the plate is provided with two pairs of identically spaced strain gauges, one pair of which is located on the underside of the plate and the other pair on top of the plate. To increase the sensitivity and thus the accuracy of the sensor, the foil is narrowed in its middle part at the location of the strain gauges.

Výhodou tenzometrického snímače kroutícího momentu podle vynálezu je jeho jednoduchá konstrukce, která současně umožňuje dosažení vysoké přesnosti a stability. Parazitní vlivy teploty, odstředivé ally a nežádoucích mechanických napětí jsou minimální. Tenzometrický snímač podle vynálezu umožňuje jednoduchou montáž a přípravu k měření bez nutnosti dalšího nastavování.The advantage of the strain gauge torque sensor according to the invention is its simple construction, which at the same time allows to achieve high accuracy and stability. The parasitic effects of temperature, centrifugal ally and undesired mechanical stresses are minimal. The strain gauge sensor according to the invention allows easy installation and preparation for measurement without the need for further adjustment.

Příkladné provedení tenzometrického snímače podle vynálezu je zobrazeno na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je tenzometrický snímač znázorněn v řezu a na obr. 2 je tenzometrický snímač znázorněn v půdoryse.An exemplary embodiment of a strain gauge sensor according to the invention is shown in the accompanying drawing, where in Fig. 1 the strain gauge sensor is shown in section and in Fig. 2 the strain gauge sensor is shown in plan view.

V příkladném provedení tenzometrický snímač podle vynálezu sestává ze dvou upínacích prstenců 2> které jsou spojeny planžetou 2, pro upnutí na zatěžovaný hřídel _4. Ve střední částí planžety 2 jsou nad sebou shodně umístěny dvě dvojice tenzometrů £, přičemž jedna dvojice je umístěna na spodní a druhá dvojice na horní straně planžety 2. Čtyři tenzometry 2 J^s°u zapojeny můatkově. Pro dosažení vyšší citlivosti a přesnosti snímače je šířka planžety 2 v její střední části v místě uložení tenzometrů 2 zmenšena. Šířka planžety 2 v místě spojení planžety 2 s upínacími prstenci 2 J^e třikrát větší, než šířka b planžety 2 v místě uložení tenzometrů 2» přičemž délka zúžení a je dána rozměry tenzometrů 2 ^{a v} příkladném provedení je dvojnásobkem šířky b a pětinou vzdálenosti upínacích prstenců 2·In an exemplary embodiment, the strain gauge sensor according to the invention consists of two clamping rings 2, which are connected by a plate 2, for clamping on a loaded shaft 4. In the central part of foil 2 are correspondingly arranged above each other, two pairs of strain gauges £, one pair is positioned on the bottom and a second pair of blades on the upper side of the second four gages 2 J ^s ° with můatkově involved. In order to achieve a higher sensitivity and accuracy of the sensor, the width of the plate 2 in its middle part at the location of the strain gauges 2 is reduced. The width of blades 2 in the connection foil 2 with the clamping ring 2 J ^e times greater than the width b of the blades 2 in the bearing strain gauges 2 »wherein the length of the constriction and is determined by the dimensions of the strain gauges ^{2, and in the} exemplary embodiment is twice the width b and a fifth of the distance of the clamping ring 2 ·

Při působení kroutícího momentu na zatěžovaný hřídel £ se upínací prstence 2 vůči sobě vzájemně posunou. Toto posunutí vyvolává v planžetě 2 smykové napětí, které je snímáno tenzometry 2· Uspořádání tenzometrů 2 na planžetě 2 zajišťuje minimální cítil vost snímače na ohybová a tahová napětí a na zkroucení planžety 2 vlivem případné nepřesné montáže. Přesnost měření kroutícího momentu se zvyšuje se zvětšováním poměru šířky planžety 2 v místě spojení s upínacími prstenci £ k šířce planžety 2 o velikosti b v místš uložení tenzometrů £ jakož 1 poměru vzdálenosti upínacích prstenců £ k délce a zúžení planžety, přičemž poměr šířky b a délky a zúžené části planžety 2 se blíží jedné.When a torque is applied to the loaded shaft 6, the clamping rings 2 move relative to each other. This displacement causes a shear stress in the plate 2, which is sensed by the strain gauges 2. The accuracy of the torque measurement increases with increasing the ratio of the width of the plate 2 at the junction with the clamping rings £ to the width of the plate 2 of b in the location of the strain gauges as 1 as the ratio of the distance of the clamping rings £ to the length and taper of the plate. part of the planchet 2 is close to one.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A strain gauge torque sensor with two clamping rings for attachment to a loaded shaft, characterized in that the clamping rings (1) are connected to each other by a plate (2) which is provided in its central part with at least one pair of strain gauges (3), whose axes form an angle of 45 ° with the plane of symmetry of the sensor ·

2. The strain gauge torsion sensor (2) is equipped with two pairs a pair is located from the bottom of the ones (2).

torque according to point 1, characterized by strain gauges (3) placed one above the other, planchettes (2) and a second pair from the upper

3. The strain gauge torque sensor according to claim 1, characterized in that the plate (2) is tapered in its central part, the pair of strain gauges (3) being located at its narrowest point.