RU1778547C - Датчик измерительной балки - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к весоизмерительной технике. Сущность изобретени : датчик измерительной балки содержит два закрепленных соосно и параллельно по разные стороны стенки силоизмерительной балки измерительных кольца с тензорези- сторами, ст жной болт, св зывающий оба измерительных кольца, две пары стоек и два нажимных кольца, концентричных измерительным , причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикул рно их плоскост м, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к весоизмерительной технике и позвол ет повысить точность взвешивани  или измерени  силы при упрощении изготовлени  устройства. Особенно эффективно его применение дл  взвешивани  движущихс  объектов.

Известен сдвиговый преобразователь силы, представл ющий собой пару тензоре- зисторов, приклеенных к вертикальной стенке балки (рельса) под углами± 45° к ее нейтральной оси.

Две пары тензорезисторов образуют измерительный участок, по границам которого с их помощью измер ютс  касательные напр жени  как полуразность (с учетом знака ) главных нормальных напр жений в соответствующих сечени х.

Поскольку касательные напр жени  пропорциональны поперечным силам, их сумма служит мерой приложенной к балке нагрузки.

Недостатком известного устройства  вл етс  необходимость прикреплени  тензорезисторов непосредственно к рельсу. Это создает значительные неудобства при монтажных , наладочных и ремонтных работах.

Известны также вагонные весы, в которых тензорезисторы расположены под углом 45° к продольной оси балки в точках перехода эпюры изгибающего момента через ноль, что усиливает некритичность весов к паразитным моментам. Вместе с тем уменьшаетс  длина измерительного участка , а следовательно, и точность взвешивани . Это, нар ду с необходимостью приклеивани  тензорезисторов,  вл етс  недостатком данного устройства.

В качестве прототипа прин то грузо- приемное устройство железнодорожных весов .

Грузоприемное устройство железнодорожных весов содержит две измерительные балки в виде рельсов, на вертикальных стенках каждой из которых по разные ее стороны соосно закреплены измерительные кольца с тензорезисторами. Измерительное

w

Ё

N| VI 00

СЛ VI

кольцо содержит четыре выступа, которыми оно закреплено на балке с помощью винтов.

Тензорезисторы наклеены на внутренней поверхности измерительных колец под угламиЈ45° к нейтральной линии балки. Как и в устройствах-аналогах, они скоммутиро- ваны в схему электрического моста, сигнал в измерительной диагонали которого служит мерой касательных напр жений в соответствующем поперечном сечении балки, а суммарный сигнал в измерительных диагонал х обеих пар колец - мерой приложенной к балке силы.

Дл  корректировки угловой ориентации измерительных колец с целью устранени  зависимости суммарного сигнала от положени  нагрузки на измерительном участке в балке предусмотрены сквозные фигурные пазы на ее вертикальной стенке. Они нетехнологичны и  вл ютс  недостатком прототипа .

Другой его недостаток - статическа  неопределимость опирани  каждого измерительного кольца в четырех точках, вызывающа  поперечные деформации при закреплении и, соответственно, искажение (потерю точности) результатов измерений.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Цель достигаетс  тем, что датчик измерительной балки снабжен ст жным болтом, св зывающим оба измерительных кольца, а также двум  парами стоек и двум  нажимными кольцами, концентричными измерительным , причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикул рно их плоскост м, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами, причем измерительные кольца развернуты плоскост ми своих стоек относительно друг друга под пр мым углом.

Сущность изобретени  по сн етс  схемой измерительной балки (фиг. 1) и общим видом датчика (фиг. 2 - 4).

На фиг. 1 представлена измерительна  балка 1, прикрепленна  к фундаменту по обе стороны весового пролета длиной L,

На вертикальной стенке балки 1 по ее нейтральной оси установлены датчики 2 и 3, ограничивающие измерительный участок длиной I. Нагрузка Р, приложенна  в его пределах, уравновешиваетс  поперечными силами Ол и Qn, измер емыми соответствующими датчиками.

Датчик измерительной балки состоит из двух соосных измерительных колец, прижимаемых к ее стенке ст жным болтом 4 через

сферические шайбы 5. Каждое измерительное кольцо 6 выполнено за одно целое с нажимным кольцом 7 и парой параллельных оси стоек 8 с силопередающим торцом 9,

Торцова  поверхность нажимного кольца выполнена в виде внутреннего конуса, контактирующего со сферической шайбой. Кажда  стойка взонесвоихсилопереда- ющих торцов 9 соединена упругим шарни0 ром 10 с измерительным кольцом.

Стойки расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикул рно их плоскост м, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимны5 ми кольцами. Измерительные кольца развернуты плоскост ми своих стоек относительно друг друга под пр мым углом. Силопередающий торец (который, как показано на чертеже, в случае необходимо0 сти, может быть развит и превращен в п ту) контактирует с вертикальной стенкой балки и посредством трени  передает ее деформацию измерительному кольцу,

Дл  угловой фиксации датчика при за5 т жке ст жного болта каждое измерительное кольцо снабжено направл ющим устройством, например, в виде винтов 11, между торцами которых и лысками 12 на ст жном болте предусмотрен зазор.

0 К измерительным кольцам приклеены тензорезисторы 13 - 16 и 17 -20 соответственно .

Они скоммутированы в схему дифференциального электрического моста.

5 Датчик установлен на измерительной балке в положении, при котором плоскости стоек обоих измерительных колец наклонены к нейтральной оси первоначально на уг- лы-ь45°.

0 Датчик работает следующим образом. При приложении нагрузки Р к измерительному участку балки силопередающие (контактирующие с ней) торцы стоек одного измерительного кольца взаимно отдал ют5 с , а другого - сближаютс  под действием сил трени  Np и NC, передающих измерительным кольцам деформации раст жени  и сжати  в соответствии с направлени ми главных напр жений в балке. Изначально

0 круговые измерительные кольца станов тс  эллипсообразными. раст гива  тензорезисторы 13, 15, 17, 19 и сжима  тензорезисторы 14, 16, 18, 20. В измерительной диагонали электрического моста возникает

5 сигнал, пропорциональный поперечной силе в сечении балки.

Два датчика, установленные по концам измерительного участка, вырабатывают суммарный сигнал, пропорциональный приложенному усилию.

Если при изменении положени  нагрузки на измерительном участке измен ютс  результаты измерений, угловое положение датчиков подлежит корректировке путем их поворота относительно своих осей при ос- лабленном ст жном болте.

В измененном положении датчика ст жной болт снова зат гивают. Направл ющие устройства позвол ют исключить при этом случайный взаимный проворот изме- рительных колец.

Положительный эффект предлагаемого датчика заключаетс  в увеличении точности измерени  усили  (взвешивани ) вследствие обретени  его механической системой статической определимости, а также в заметном упрощении изготовлени  измерительной балки благодар  упразднению криволинейных пазов на ее вертикальной стенке.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Датчик измерительной балки, содержащий два закрепленных соосно по разные стороны ее стенки измерительных кольца с тензорезисторами,отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он снабжен ст жным болтом, св зывающим оба измерительных кольца, а также двум  парами стоек и двум  нажимными кольцами, концентричными измерительным , причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикул рно их плоскост м, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами, причем измерительные кольца развернуты плоскост ми своих стоек друг относительно друга под пр мым углом.

   10

   /

   Фиг.1

   Np

   Фиг.Ь