RU148259U1 - TENZOMETRIC DYNAMOMETER - Google Patents
TENZOMETRIC DYNAMOMETER Download PDFInfo
- Publication number
- RU148259U1 RU148259U1 RU2014129080/28U RU2014129080U RU148259U1 RU 148259 U1 RU148259 U1 RU 148259U1 RU 2014129080/28 U RU2014129080/28 U RU 2014129080/28U RU 2014129080 U RU2014129080 U RU 2014129080U RU 148259 U1 RU148259 U1 RU 148259U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beams
- longitudinal
- rigid
- pairs
- additional
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Тензометрический динамометр, содержащий трубчатый корпус, в стенках которого образованы два жестких кольцевых основания, две взаимно перпендикулярные пары продольных жёстких балок с поперечными подрезами на внутренних поверхностях, промежуточное основание в виде двух жестких колец, соединённых между собой посредством четырех крестообразно расположенных в поперечном сечении вдоль боковых граней продольных балок упругих пластин и выполненных с лысками напротив соответствующих пар продольных балок, подсоединённых к указанным кольцам со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой балок кольцевому основанию, и тензопреобразователи, размещенные на гранях балок и упругих пластин, отличающийся тем, что в него введены дополнительные тензопреобразователи и образованные в стенках трубчатого корпуса дополнительные жёсткое кольцевое основание, две пары продольных жестких балок, размещённых вдоль основных, соединяющие эти пары балок четыре пары поперечных дугообразных упругих пластин и установленные между указанными пластинами каждой пары четыре П-образных чувствительных элемента с продольными упругими пластинами и жёсткими перемычками, при этом одна из пар дополнительных продольных балок присоединена к одному из основных кольцевых оснований, другая пара дополнительных продольных балок - к дополнительному кольцевому основанию, а дополнительные тензопреобразователи размещены на гранях продольных пластин указанных П-образных чувствительных элементов.A strain gauge dynamometer containing a tubular body, in the walls of which two rigid annular bases are formed, two mutually perpendicular pairs of longitudinal rigid beams with transverse undercuts on the inner surfaces, an intermediate base in the form of two rigid rings interconnected by four crosswise arranged in cross section along the side faces of the longitudinal beams of elastic plates and made with flats opposite the corresponding pairs of longitudinal beams connected to the specified ring m from the side opposite to the annular base connected to the corresponding pair of beams, and strain gauges located on the faces of the beams and elastic plates, characterized in that additional strain gauges and additional rigid ring base formed in the walls of the tubular body, two pairs of longitudinal rigid beams, four pairs of transverse arcuate elastic plates arranged along the main connecting these pairs of beams and four P basic sensing elements with longitudinal elastic plates and rigid jumpers, while one of the pairs of additional longitudinal beams is connected to one of the main ring bases, the other pair of additional longitudinal beams is attached to the additional ring base, and additional strain gauges are placed on the faces of the longitudinal plates of these U-shaped sensitive elements.
Description
Предложение относится к измерительной технике, в частности к устройству многокомпонентных тензометрических динамометров, и может быть использовано в различных областях техники (например, в экспериментальной аэрогидродинамике, робототехнике).The proposal relates to measuring equipment, in particular to the device of multicomponent strain gauge dynamometers, and can be used in various fields of technology (for example, in experimental aerohydrodynamics, robotics).
Известен тензометрический динамометр (см. авт. свид. СССР №1397756, МПК G01L 5/16, 1986 г.), содержащий два жестких опорных основания, последовательно соединенных через промежуточное основание двумя взаимно перпендикулярными парами параллельных между собой и симметричных относительно продольной оси упругих балок, и тензопреобразователи, размещенные на гранях промежуточного основания и напротив поперечных подрезов, выполненных на внутренней поверхности упругих балок, причем промежуточное основание размещено между обеими парами балок и соединено с ними со стороны, противоположной связанной с соответствующей парой опорному основанию.Known tensometric dynamometer (see ed. Certificate of the USSR No. 1397756, IPC G01L 5/16, 1986), containing two rigid support base connected in series through an intermediate base with two mutually perpendicular pairs parallel to each other and symmetrical relative to the longitudinal axis of the elastic beams and strain gauges placed on the faces of the intermediate base and opposite transverse undercuts made on the inner surface of the elastic beams, the intermediate base being placed between both pairs of beams and the joint about them on the opposite side connected to a corresponding pair of support base.
Динамометр обеспечивает измерение четырех компонент нагрузки: двух поперечных сил и двух изгибающих моментов. Его недостатками являются сложность монтажа измерительных схем с тензопреобразователями на гранях промежуточного основания и отсутствие внутреннего продольного канала, необходимого (при использовании в робототехнических системах) для размещения в его полости различных коммуникаций (кабелей, трубопроводов).A dynamometer measures four load components: two lateral forces and two bending moments. Its disadvantages are the difficulty of mounting measuring circuits with strain gauges on the faces of the intermediate base and the lack of an internal longitudinal channel necessary (when used in robotic systems) to accommodate various communications (cables, pipelines) in its cavity.
Известен тензометрический динамометр (см. авт. свид. СССР №1613886, МПК G01L 5/16, G01L 1/22, 1988 г.), содержащий трубчатый корпус, в стенках которого образованы два жестких кольцевых основания, две пары крестообразно расположенных в поперечном сечении продольных жестких балок с поперечными подрезами на внутренних поверхностях, промежуточное основание в виде двух жестких колец, соединенных между собой посредством четырех крестообразно расположенных в поперечном сечении вдоль боковых граней продольных балок упругих пластин и выполненных с лысками напротив соответствующих пар продольных балок, подсоединенных к указанным кольцам со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой балок кольцевому основанию, и тензопреобразователи, размещенные на гранях балок и упругих пластин.Known tensometric dynamometer (see ed. Certificate of the USSR No. 1613886, IPC
Рассмотренное техническое решение является наиболее близким аналогом заявленного предложения и выбрано в качестве прототипа.The considered technical solution is the closest analogue of the claimed proposal and is selected as a prototype.
Недостатком этого динамометра является ограниченность функциональных возможностей измерением только пяти компонент нагрузки (в ортогональной системе координат): поперечных сил Y и Z, изгибающих My и Mz и крутящего Mx моментов, в то время как во многих практических задачах экспериментальной аэрогидродинамики и робототехники необходимо измерение всех шести компонент нагрузки.The disadvantage of this dynamometer is the limited functionality by measuring only five load components (in the orthogonal coordinate system): the transverse forces Y and Z, bending My and Mz and torque Mx, while in many practical problems of experimental aerohydrodynamics and robotics, all six load component.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение потребительских качеств динамометра.The task to which the claimed technical solution is aimed is to increase the consumer qualities of the dynamometer.
Технический результат, который достигается предложением, заключается в возможности измерения всех шести компонент нагрузки при повышенной жесткости и компактности структуры динамометра, обеспечивающих снижение взаимного влияния измеряемых компонент нагрузки и повышение точности измерений.The technical result achieved by the proposal is the ability to measure all six load components with increased rigidity and compactness of the dynamometer structure, which reduce the mutual influence of the measured load components and increase the measurement accuracy.
Этот технический результат достигается тем, что в известном техническом решении, выбранном в качестве прототипа и содержащем трубчатый корпус, в стенках которого образованы два жестких кольцевых основания, две взаимно перпендикулярные пары продольных жестких балок с поперечными подрезами на внутренних поверхностях, промежуточное основание в виде двух жестких колец, соединенных между собой посредством четырех крестообразно расположенных в поперечном сечении вдоль боковых граней продольных балок упругих пластин и выполненных с лысками напротив соответствующих пар продольных балок, подсоединенных к указанным кольцам со стороны, противоположной соединенному с соответствующей парой балок кольцевому основанию, и тензопреобразователи, размещенные на гранях балок и упругих пластин, введены дополнительные тензопреобразователи и образованные в стенках трубчатого корпуса дополнительные жесткое кольцевое основание, две пары продольных жестких балок, размещенных вдоль основных, и соединяющие эти пары балок четыре пары поперечных дугообразных упругих пластин с размещенными между пластинами каждой пары четырьмя П-образными чувствительными элементами, снабженными продольными упругими пластинами и жесткими перемычками, при этом одна из пар дополнительных продольных балок присоединена к одному из основных кольцевых оснований, другая пара дополнительных продольных балок - к дополнительному кольцевому основанию, а дополнительные тензопреобразователи размещены на гранях продольных пластин указанных П-образных чувствительных элементов.This technical result is achieved by the fact that in the known technical solution, selected as a prototype and containing a tubular body, in the walls of which two rigid annular bases are formed, two mutually perpendicular pairs of longitudinal rigid beams with transverse undercuts on the inner surfaces, an intermediate base in the form of two rigid rings interconnected by four crosswise arranged in cross section along the side faces of the longitudinal beams of elastic plates and made with flat opposite the corresponding pairs of longitudinal beams connected to the indicated rings from the side opposite to the annular base connected to the corresponding pair of beams, and strain gauges located on the faces of the beams and elastic plates, additional strain gauges and additional rigid ring base formed in the walls of the tubular body, two pairs longitudinal rigid beams placed along the main, and connecting these pairs of beams four pairs of transverse arcuate elastic plates with placed between the plates of each pair, four U-shaped sensitive elements equipped with longitudinal elastic plates and rigid jumpers, while one of the pairs of additional longitudinal beams is attached to one of the main annular bases, the other pair of additional longitudinal beams is connected to an additional annular base, and additional strain gauges placed on the faces of the longitudinal plates of these U-shaped sensitive elements.
Сущность предложения заключается в том, что введение дополнительных тензопреобразователей, жестких и упругих продольных и поперечных элементов и их указанная взаимосвязь обеспечивает возможность измерения с повышенной точностью шести компонент нагрузки в условиях внешнего пространственного силового воздействия на динамометр, создающего продольное X, поперечное Y и Z, изгибающее My и Mz и крутящее Mx нагружения динамометра. Это достигается за счет обеспечения замкнутой симметричной компоновки структуры корпуса динамометра: двух жестких периферийных опорных частей, состоящих из кольцевых оснований (одного из основных и дополнительное) с установленными на них навстречу друг другу парами продольных основных и дополнительных жестких балок, жесткой средней части, включающей присоединенные с двух сторон ко второму основному кольцевому основанию вторую пару продольных основных и дополнительных балок и соединяющих эти три части упругих элементов, имеющих замкнутую симметричную структуру, обеспечивающую в местах размещения тензопреобразователей необходимую для измерений податливость в требуемых направлении и жесткость в других направлениях: промежуточное основание с двумя жесткими кольцами и четырьмя продольными упругими пластинами, а также систему взаимосвязанных поперечных дугообразных упругих пластин и П-образных чувствительных элементов.The essence of the proposal lies in the fact that the introduction of additional strain gauges, rigid and elastic longitudinal and transverse elements and their specified relationship provides the ability to measure with increased accuracy six load components under external spatial force on the dynamometer, creating a longitudinal X, transverse Y and Z, bending My and Mz and Torque Mx loading dynamometer. This is achieved by providing a closed symmetrical layout of the dynamometer body structure: two rigid peripheral supporting parts, consisting of annular bases (one of the main and additional) with pairs of longitudinal main and additional rigid beams installed on them towards each other, a rigid middle part, including attached from two sides to the second main annular base, a second pair of longitudinal main and additional beams and connecting these three parts of elastic elements having a lock a symmetrical structure that provides flexibility in the required directions and stiffness in other directions at the strain gauge placement sites: an intermediate base with two rigid rings and four longitudinal elastic plates, as well as a system of interconnected transverse arcuate elastic plates and U-shaped sensitive elements.
На фиг. 1 показан общий вид корпуса динамометра (в варианте шестикомпонентных аэродинамических тензовесов) без тензопреобразователей; на фиг. 2 - вид динамометра сбоку; на фиг. 3 - вид динамометра сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6-11 - электрические схемы соединения тензопреобразователей.In FIG. 1 shows a General view of the housing of the dynamometer (in the form of six-component aerodynamic tensile weights) without strain gauges; in FIG. 2 is a side view of a dynamometer; in FIG. 3 is a top view of a dynamometer; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 3; in FIG. 5 is a section BB in FIG. 3; in FIG. 6-11 - electrical connection diagrams of strain gauges.
Динамометр содержит толстостенный трубчатый корпус, в стенках которого образованы все жесткие и упругие элементы динамометра: три жестких кольцевых основания 1 (силовводящий элемент для размещения испытываемого объекта), 2 (среднее основание) и 3 (силовыводящий элемент в виде хвостовика с коническим узлом сопряжения с переходным элементом и резьбой для фиксации), пара продольных, разнесенных в вертикальной плоскости балок 4, пара продольных, разнесенных в горизонтальной плоскости балок 5, четыре продольные упругие пластины 6, крестообразно расположенные в поперечном сечении вдоль боковых граней балок и связанные по концам посредством жестких поперечных колец 7 и 8. Продольные пластины 6 и кольца 7, 8 образуют структуру промежуточного основания динамометра типа «беличье колесо». На внутренних поверхностях балок 4 и 5 выполнены поперечные локальные цилиндрические подрезы 9, служащие для повышения чувствительности и избирательности динамометра к поперечным силам. Кольца 7 и 8 выполнены с лысками 10 и 11 для соответствующего размещения балок 4 и 5. Концы пары балок 4 соединены с кольцевым основанием 1 и с кольцом 8, расположенным около основания 2, соответственно концы пары балок 5 соединены с кольцевым основанием 2 и поперечным кольцом 7, расположенным около основания 1. На кольцевом основании 3 установлена пара жестких продольных балок 12, а к кольцевому основанию 2 с внешней стороны прикреплена пара продольных жестких балок 13. Пары балок 12 и 13 размещены вдоль пар балок 4 и 5 и соединены между собой посредством четырех пар поперечных дугообразных упругих пластин 14 и четырех, установленных между этими дугообразными пластинами П-образных чувствительных элементов с продольными упругими пластинами 15 и жесткими перемычками 16.The dynamometer contains a thick-walled tubular body, in the walls of which all the rigid and elastic elements of the dynamometer are formed: three rigid annular bases 1 (power input element for placement of the test object), 2 (middle base) and 3 (power output element in the form of a shank with a tapered interface with transition element and thread for fixing), a pair of longitudinally spaced apart
На гранях продольных пластин 15 П-образных чувствительных элементов установлены тензопреобразователи R1-R8, соединенные в мостовую измерительную схему в соответствии с фиг.6 для выделения продольной силы X. На продольных упругих пластинах 6 установлены тензопреобразователи R9-R12, соединенные в мостовую измерительную схему в соответствии с фиг. 9 для выделения крутящего момента Mx. На внешних поверхностях упругих балок 4 напротив поперечных цилиндрических подрезов 9 размещены тензопреобразователи R13-R16, соединенные в мостовую схему (фиг. 7) для измерения поперечной нормальной силы Y, а на боковых гранях этих балок установлены тензопреобразователи R21-R24, соединенные в мостовую схему (фиг. 10) для измерения изгибающего момента в горизонтальной плоскости My. На внешних поверхностях упругих балок 5 напротив поперечных цилиндрических подрезов 9 размещены тензопреобразователи R17-R20, соединенные в мостовую схему (фиг. 8) для измерения поперечной боковой силы Z, а на боковых гранях этих балок установлены тензопреобразователи R25-R29, соединенные в мостовую схему (фиг. 11) для измерения изгибающего момента в вертикальной плоскости Mz. На силовыводящем элементе закреплен кабель 17 для подключения измерительных мостов к усилительно-регистрирующей аппаратуре.Strain transducers R1-R8 are mounted on the faces of the
Представленная конструкция динамометра имеет замкнутую симметричную структуру с жесткими периферийными силовводящим и силовыводяшим элементами 1, 4 и 3, 12, жестким средним силопередаюшим элементом 2, 5, 13 и соединяющими эти части упругими элементами с замкнутой симметричной структурой, обеспечивающей в местах размещения тензопреобразователей необходимую для измерений податливость в требуемых направлених и жесткость в других направлениях: промежуточное основание в виде «беличьего колеса» (податливого к кручению, жесткого к действию других нагрузок и имеющего повышенную устойчивость из-за работы на растяжение при сжимающей динамометр продольной нагрузке) с двумя жесткими 7, 8 и четырьмя упругими элементами 6, а также систему взаимосвязанных поперечных упругих пластин 15 и П-образных чувствительных элементов (податливых относительно продольной нагрузки и жестких относительно других компонент нагрузки). При этом локальные цилиндрические подрезы 9 продольных балок 4 и 5, обеспечивая чувствительность измерительных элементов к перерезывающим силам Y и Z, сохраняют достаточно высокую жесткость всей структуры в целом на сжатие, изгиб и кручение и способствуют достижению хороших метрологических качеств динамометра.The dynamometer design presented has a closed symmetrical structure with rigid peripheral power-input and power-
Работа динамометра осуществляется следующим образом.The dynamometer is as follows.
Внешняя пространственная нагрузка прикладывается к кольцевому основанию 1 и создает компоненты продольного X, поперечного Y и Z, изгибающего My и Mx и крутящего Mx нагружений динамометра.An external spatial load is applied to the
Продольная сила X вызывает продольное смещение пар балок 13 относительно балок 12 и основания 3, изгиб дугообразных упругих пластин 14 и продольных упругих пластин 15 П-образных чувствительных элементов, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R1-R8 и появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 6), пропорционального величине силы X. Симметричная система упругих элементов обеспечивает снижение влияния остальных компонент нагрузки.The longitudinal force X causes a longitudinal displacement of the pairs of
Поперечная сила Y вызывает плоскопараллельное смещение в вертикальной плоскости кольцевого основания 1 относительно дополнительного жесткого кольца 8, изгиб балок 4 преимущественно в местах подрезов 9 и соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R13-R16. В измерительной диагонали моста (фиг. 7) появляется электрический сигнал, пропорциональный силе Y. Симметричность конструкции, размещение тензопреобразователей по нейтральной оси балок над подрезами 9 и мостовая схема их соединения обеспечивают слабую зависимость показаний этого компонента динамометра от точки приложения силы и воздействия других компонент нагрузки. Поперечная боковая сила Z вызывает плоскопараллельное смещение кольцевого основания 1 и дополнительных жестких колец 7 и 8 в горизонтальной плоскости относительно среднего кольцевого основания 2 изгиб упругих балок 5 преимущественно в местах подрезов 9, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R17-R20 и появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 8), пропорционального силе Z.The transverse force Y causes a plane-parallel displacement in the vertical plane of the
Крутящий момент Mx вызывает плоскопараллельный поворот дополнительных жестких поперечных колец 8 и 7 относительно друг друга, косой изгиб упругих пластин 5, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R9-R12 и появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 9), пропорционального величине момента Mx. Жесткость конструкции к действию изгибающих моментов, поперечных и продольной сил обеспечивают хорошую избирательность этого компонента динамометра.The torque Mx causes a plane-parallel rotation of the additional rigid
Изгибающий момент My, действующий в горизонтальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 4, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R21-R24 и появление и сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 10), пропорционального величине момента My. Соответственно, изгибающий момент Mz, действующий в вертикальной плоскости, вызывает изгиб упругих балок 5, соответствующее сжатие-растяжение тензопреобразователей R24-R28 и появление электрического сигнала в измерительной диагонали моста (фиг. 11), пропорционального величине момента Mz.The bending moment My, acting in the horizontal plane, causes the bending of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129080/28U RU148259U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | TENZOMETRIC DYNAMOMETER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129080/28U RU148259U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | TENZOMETRIC DYNAMOMETER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU148259U1 true RU148259U1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53385355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014129080/28U RU148259U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | TENZOMETRIC DYNAMOMETER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU148259U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169315U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-03-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Multi-component dynamometer |
-
2014
- 2014-07-15 RU RU2014129080/28U patent/RU148259U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU169315U1 (en) * | 2016-11-22 | 2017-03-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Multi-component dynamometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9404823B1 (en) | Load transducer and force measurement assembly using the same | |
US8544347B1 (en) | Force measurement system having a plurality of measurement surfaces | |
US2499033A (en) | Impact dynamometer | |
CN102519648A (en) | Simple shear connection structure pin load vector measuring method and measuring instrument thereof | |
CN103575435A (en) | Three-dimensional force sensor used for automobile rear axle test system | |
CN103575332B (en) | Multi-dimensional and multidirectional stress-strain monitoring system | |
CN105092121A (en) | Method of measuring radial force of rigid pipe | |
CN104344997A (en) | Passive type restraint loading device for triaxial test | |
RU148259U1 (en) | TENZOMETRIC DYNAMOMETER | |
RU178060U1 (en) | Strain gauge dynamometer | |
RU2595321C1 (en) | Five-component strain-gage weigher | |
CN204142578U (en) | A kind of constraint of the passive type for triaxial test charger | |
RU2437070C2 (en) | Tensoresistor force transducer | |
CN107750329B (en) | Multi-axis force cell sensor body | |
RU148401U1 (en) | STAND FOR TESTING REINFORCED CONCRETE ELEMENTS WITH A FIXED DEGREE OF HORIZONTAL COMPRESSION TO STATIC BEND | |
RU152542U1 (en) | TENZOMETRIC DYNAMOMETER | |
RU2283483C1 (en) | Device for measuring tractive force | |
RU2247952C2 (en) | Dynamometer | |
RU2562273C2 (en) | Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item | |
RU2511060C2 (en) | Strain-gauge dynamometer | |
RU2599906C1 (en) | Strain-gauge balance | |
RU63525U1 (en) | TENZOMETRIC DEVICE FOR MEASURING COMPONENTS OF STRENGTHS AND MOMENTS OF STRENGTHS IN DYNAMICS OF SOLID BODY | |
RU2629918C1 (en) | Sensitive element | |
SU1015318A1 (en) | Multi-component dynamometer | |
SU1597616A1 (en) | Strain-measuring dynamometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD9K | Change of name of utility model owner |