SU1418583A1 - Тензорезисторный датчик силы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоиз- мерительной технике и повьшает точность и надежность устройства. Воздействующее на силоввод щий элемент 2 измер емое усилие передаетс  через силоввод щую оболочку 5 на кольцо 7, выполненное в форме ромба. Длина больше диагонали ромба, перпендикул рной плоскости кольца 7, составл ет 1,5-2 длины его малой диагонали. Соединение силоввод щей 5 и опорной 6 оболочек с кольдом 7 в середине их высоты обеспечивает упругую симметрию датчика. Толщина сечени  кольца в зонах соединени  с оболочками 5 и 6 равна 2,5-3,5 толщины стенки соответствующей оболочки, что обеспечи вает минимальное удаление изгибаемых участков оболочек от нейтральной плоскости.1 ил. i (Л ю 00 СП СХ) со J3 / 7 V

Description

Изобретение относитс  к силоизме- рительной технике и может быть использовано дл  точного измерени  усилий. Цель изобретени  - повышение точности и надежности.

i На чертеже схематически изображен Ьатчик, разрезанный осевой плоско- стью. .

j Датчик содержит корпус 1, силовво д щий элемент 2 и кольцевой осесим- Иетричный упругий элемент с тензоре- |зисторами 3 и AS соединенный с кор усом 1 и силоввод щим элементом 2 посредством силоввод щей 5 и опо.рной 6 оболочек, выполненных в виде полых цилиндров, сопр женных с кольцом 7 в зоне его нейтральной плоскости, и жестко соединенных с силоввод щим эле- ментом 2 и корпусом 1 соответственно Силоввод ща  5 и опорна  6 оболорки соединены с кольцом 7 в середине высоты полых цилиндров и кольца, а с |силоввод щим элементом 2 и корпусом 1 - в торцовых зонах 8-11 полых цилиндров . По перечное сечение кольца 7 выполнено в форме ромба, больша  диагональ 12 которого перпендикул рна плоскости кольца 7, причем дли- на большой диагонали 12 ромба сос- ;тавл ет 1,5-2 длины его малой диаго- |нали 13, а толш,ина Ь и Ь кольца 17 в зонах соединени  с силоввод щей 5 и опорной 6 оболочками равна 2,5 - 3,5 толщины соответствующей оболочки . Полость датчика герметизирована мембраной 14 и крьшкой 15.

Датчик работает следующим образом Измер емое усилие Р сиповвод щим элементом 2 через концы 8 и 9 силоввод щей оболочки 5 передаетс  на кольцо 7, которое опираетс  на корпус 1 через концы 10 и 11 опорной оболочки 6, Под действием изгибаю- щего момента сечение кольца 7 поворачиваетс , при этом текзорезисторы 3 и 4 получают тангенциальную деформацию , преобразуемую в выходной сигнал датчика.

Соединение силоввод щей 5 и опорной 6 оболочв с кольцом 7 в середине высоты полых цилиндров и кольца обеспечивает упругую симметрию датчика . Это предопредел ет симметртгч- ную форму характеристики преобразовани  датчика при измен га на травле- ни  измер емого усили , а также уменьшение вли ни  поперечных сил и моментов и ввод их неустраненной части строго по нейтральной плоскости кольца , что повышает точность измерени  усилий о

Наиболее напр женными в упругом элементе  вл ютс  зоны оболочек 5 и 6 в плоскост х их сопр жени  с кольцом 7. Двойное сопр жение каждой оболочки с кольцом обеспечивает снижени уровн  напр жений в этих зонах примерно в два раза, благодар  чему существенно уменьшаетс  веро тность возникновени  в них усталостных  влений , что одновременно повьш1ает точность и надежность датчика. Этот эффект усиливаетс  тем, что при любом направлении измер емого усили  один конец каждой из оболочек 5и 6 работает на раст жение, а второй на сжатие.

Сечение кольца в форме .ромба позвол ет снизить средний уровень напр жений в кольце, так как в зоне наибольших тангенциальных напр жений измер емых тензорезисторами,находитс  относительно мала  часть сечени . Соотношение диагоналей ромба, равное 1,5-2, позвол ет пропорционально уменьшить угол поворота сечени  упругого элемента при одинаковом с прототипом значении рабочего коэффициента передачи, что в 1,5-2 раза снижает уровень изгибных напр жений в зоне сопр жени  оболочек 5 и 6 с кольцом 7 и существенно усиливает,положительный эффект от двойного сопр жени  оболочек с кольцом и двукратного снижени  уровн  напр жений. Выполнение толщины h и h,.j кольца в зоиах соединени  с силоввод щей и опорной оболочками равной 2,5-3,5 толщины стенки соответствующей оболочки обеспечивает преимущественный изгиб не по кольцу, а по прилегающим участкам оболочек, обладающих лучшей из- гибной податливостью. При этом также обеспечиваетс  минимальное удаление изгибаемых участков оболочек от ней тральной плоскости. I

В совокупности это повышает точность и надежность датчика.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тензорезисторный датчик силы, содержащий корпус, кольцо,силоввод - щий элемент, кольцевой осесимметрич- ный упруггш элемент с тензорезисторами , соединенный с корпусом и силовво- д щим элементом посредством силовво- д щей и опорной оболочек, выполненных в виде полых цилиндров,сопр женных с ним в зоне нейтральной плоскости кольца, и жестко соединенных с си- ловвод щим элементом и корпусом Соот- ветстбенно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности, силоввод ща  и опорна  оболочки соединены с кольцом в середине высоты полых цилиндров и кольца , а с силоввод щим элементом и корпусом - в зонах, прилегающих к торцам полых цилиндров, поперечное сечение кольца выполнено в форме ромба , больша  диагональ которого перпендикул рна плоскости кольца, причем длина большой диагонали ромба составл ет 1,5-2 длины его малой диагонали , а толщина сечени  кольца в зонах соединени  с силоввод щей и опорной оболочками равна 2,5гЗ,5 толщины стенки соответствующей оболочки.

   Редактор Е.Папп

   Составитель Б.Годзиковский

   Техред Л.0лНИНыкКорректор М.Шароши

   Заказ 4,146/40

   Тираж 847

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Подписное