RU2060480C1

RU2060480C1 - Force resistance strain transducer

Info

Publication number: RU2060480C1
Application number: RU93005737A
Authority: RU
Inventors: А.М. Панькин
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Метрон"; Научно-производственная фирма "Технопласт"
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: force transducer has two flat flexible beams with resistance strain gauge changing to force-transmitting sections. At one end, flexible beams are connected by means of rigid members and force-transmitting sections are connected by means of unit of unidirectional movement made in form of two parallel beams through flexible hinges. Secured to force-transmitting sections are force- receiving and bearing members made in form of brackets. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерениям усилий и может быть использовано при изготовлении весоизмерительных приборов. The invention relates to measurements of forces and can be used in the manufacture of weighing devices.

Известен тензоpезистоpный датчик силы, содержащий упругий элемент в виде прямоугольного параллелепипеда, в котором перпендикулярно боковым граням выполнены два сквозных отверстия, соединенные пазом, а перпендикулярно граням выполнены в зонах упругих шарниров концентраторы напряжения для тензорезисторов в виде двух отверстий [1]
Известен тензорезисторный преобразователь усилий, содержащий упругий элемент из силопередающих частей, связанных между собой узлом однонаправленного перемещения через упругие шарниры, и чувствительной части с тензорезисторами, выполненной в виде консольной балочки и связанной через развязывающую балочку с силопередающими элементами [2] Это устройство является прототипом изобретения.Known tensor resistance sensor containing an elastic element in the form of a rectangular parallelepiped, in which perpendicular to the side faces are made two through holes connected by a groove, and perpendicular to the faces are made in the zones of elastic hinges stress concentrators for strain gauges in the form of two holes [1]
Known strain gauge force transducer containing an elastic element of the power-transmitting parts, connected by a unidirectional displacement node through elastic hinges, and a sensitive part with strain gauges, made in the form of a cantilever beam and connected through a decoupling beam with power-transmitting elements [2] This device is a prototype of the invention.

Недостаток известных устройств существенные изменения деформаций по длине и ширине упругих участков, что характерно для консольного закрепления упругих балок. Это предъявляет высокие требования к точности размещения тензорезисторов для получения идентичных характеристик датчиков и обеспечения их взаимозаменяемости. A disadvantage of the known devices is a significant change in deformations along the length and width of the elastic sections, which is typical for cantilever fixing of elastic beams. This places high demands on the accuracy of the placement of strain gages to obtain identical characteristics of the sensors and ensure their interchangeability.

Целью изобретения является обеспечение одинаковых деформаций по длине участков упругих балок с равными сечениями, используемых для наклейки тензорезисторов. The aim of the invention is to ensure the same deformations along the length of the sections of elastic beams with equal sections used for sticking strain gages.

Цель достигается тем, что в тензорезисторном преобразователе усилий, содержащем упругий элемент, состоящий из силопередающих частей, связанных между собой узлом однонаправленного перемещения через упругие шарниры, и чувствительной части с тензорезисторами, а также силовводящий и опорный элементы, чувствительная часть выполнена в виде двух упругих балок, размещенных вдоль направления действия усилий и соединенных со стороны одних концов жестким элементом, перпендикулярным осям упругих балок, силопередающие части выполнены в виде жесткого продолжения других концов упругих балок, а узел однонаправленного перемещения выполнен в виде двух параллельных балок. The goal is achieved by the fact that in a strain gauge force transducer containing an elastic element consisting of power transmitting parts interconnected by a unidirectional displacement node through elastic joints, and a sensitive part with strain gauges, as well as a power input and support elements, the sensitive part is made in the form of two elastic beams placed along the direction of action of the forces and connected from the side of one end by a rigid element perpendicular to the axes of the elastic beams, the power-transmitting parts are made in the form of who continue other ends of the resilient beams, a unidirectional displacement assembly is configured as two parallel beams.

Кроме того, в тензорезисторном преобразователе силовоспринимающий и опорный элементы выполнены в виде кронштейнов, жестко связанных соответственно с силопередающими частями. In addition, in the strain gauge transducer, the power-sensing and supporting elements are made in the form of brackets rigidly connected respectively to the power-transmitting parts.

Обеспечение одинаковых деформаций в области наклейки тензорезисторов устраняет технологические трудности, связанные с обеспечением точного месторасположения тензорезисторов. Ensuring the same deformations in the area of the sticker of the strain gages eliminates the technological difficulties associated with ensuring the exact location of the strain gages.

На чертеже представлено предлагаемое устройство. The drawing shows the proposed device.

Преобразователь содержит две плоские упругие балки 1 с тензорезисторами 2, переходящие в силопередающие участки 3. При этом упругие концы соединены жестким элементом 4, а силопередающие участки 3 узлом однонаправленного перемещения в виде двух параллельных балок 5 и 6 через упругие шарниры 7 и 8. К силопередающим участкам прикреплены кронштейны 9 и 10. Кронштейн 9 в данном случае воспринимающий усилие, а 10 опорный. The transducer contains two flat elastic beams 1 with strain gauges 2, which turn into power-transmitting sections 3. Moreover, the elastic ends are connected by a rigid element 4, and the power-transmitting sections 3 by a unidirectional movement unit in the form of two parallel beams 5 and 6 through elastic hinges 7 and 8. To the power-transmitting the brackets 9 and 10 are attached to the sections. The bracket 9 in this case is a sensing force, and 10 is a supporting one.

Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.

Сила Р, приложенная к кронштейнам 9 и 10, передается ими через силопередающие участки 3 на упругие балки 1. Поскольку линии приложения силы и реакции опоры смещены и образуют плечо, то на балки 1 действуют моменты. В результате в балках 1 возникают деформации изгиба, которые на участках с равными сечениями также будут одинаковыми по длине этих участков. Это следует из расчетных и экспериментальных данных. Если в формулу закона Гука ε=σ/E, где ε- деформация; σ- напряжение; Е модуль упругости, подставить значение σ= M/W, где М изгибающий момент; W момент сопротивления, то получим ε= M/EW, где все величины постоянны (для данной формы сечения и материала). Следовательно, деформация ε постоянна по всей длине равного сечения балки 1. Видно, что требования к точности месторасположения тензорезисторов существенно снижаются: в области их наклейки деформации одинаковые по всей площади. The force P applied to the brackets 9 and 10 is transmitted by them through the force-transmitting sections 3 to the elastic beams 1. Since the lines of application of the force and reaction of the support are displaced and form a shoulder, moments act on the beams 1. As a result, bending deformations occur in the beams 1, which in the sections with equal sections will also be the same along the length of these sections. This follows from the calculated and experimental data. If in the formula of Hooke's law ε = σ / E, where ε is the deformation; σ is stress; E is the elastic modulus, substitute the value σ = M / W, where M is the bending moment; W moment of resistance, then we obtain ε = M / EW, where all values are constant (for a given section shape and material). Consequently, the strain ε is constant over the entire length of an equal section of the beam 1. It can be seen that the requirements for the accuracy of the location of the strain gages are significantly reduced: in the region of their sticker, the strains are the same over the entire area.

Claims

1. A strain gauge force transducer containing an elastic element consisting of power transmitting parts interconnected by a unit of unidirectional movement through elastic joints, and a sensitive part with strain gauges, as well as a power-conducting and supporting elements, characterized in that the sensitive part is made in the form of two elastic beams placed along the direction of action of the forces and connected from the side of one end by a rigid element perpendicular to the axes of the elastic beams, the power-transmitting parts are made in the form of a rigid about the continuation of the other ends of the elastic beams, and the site of unidirectional movement is made in the form of two parallel beams.

2. The Converter according to claim 1, characterized in that the power-sensing and supporting elements are made in the form of brackets, rigidly connected respectively to the power-transmitting parts.