SU1624284A1 - Силомоментный датчик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ci-лпизмрри- тельной технике, в частности к устройствам дл  измерени  сил и моментов с использованием тензорезисюрных датчиков. Цель изобретени  - повышение точности за счет исключени  взаимного вли ни  компонент нагрузки и расширение технологических возможностей за счет дополнительного измерени  изгибающего момента. При приложении к силомоментному датчику крут щего момента вертикальные тзремыч- ки 1 изгибаютс . Максимальные деформации изгиба будут в районе жестко Задала чнчх концов п-фем-.пек 1. Там же размещены тензорезистооы фиксирующие эп1 деформаиии. разбаланса с моста iснзгс.е исторор измен етс  пропорцио- нат- о еличине приложенного момента, приложении к устройству осевой сипы деформации будут вблизи цонт- рзль ой чзсти мембран1:,. 1,игна,1 разбзлан ел мостосом ьхемы те нзо рез чего -о в м нметсх: прог|орЦ|Юна.1оНО величине осевой силь Деформации мембраны 3 от кру т щего момента в aoi.e на к лень и тензэрезисторов существенно меньше из- ибнчх и компенсированы схемсй включени . Деформации перемьнек 1 от осевых нлгрузо:-, на устройство меньше изгибных от крут щего момента ,-. конпенс-руютс  схемой включени  тензорезисторов. При приложении к устройству изгибающего момента в плоскости, проход щей через ось силомоментного датчика, соответствующие изгибные деформации фиксируютс  мостовыми схемами, наклеенными вдзух взаимно пергэндикул рных направлени х с тензо- резисторзми. Сигналы с мостов пропорциональны изгибающим моментам. 6 ил 6-5 Ё О ю 4 Ю 00 ь. Фаг 1

Description

Изобретение относитс  к силоизмери- тельной технике, в частности к устройствам дл  измерени  сил и моментов с использованием тензорезисторных датчиков.

Цель изобретени  - повышение точности за счет исключени  взаимного вли ни  компонент нагрузки и расширение функциональных возможностей за счет дополнительного измерени  изгибающего момента. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - мостова  схема включени  тензорезисто- ров дл  измерени  крут щего момента; на фиг. 5 - мостова  схема включени  тензоре- зисторов дл  измерени  изгибающих моментов; на фиг. 6 - мостова  схема включени  тензорезкюторов дл  измерени  осевой силы.

Силомоментный датчик содержит вертикальные упругие перемычки 1, объединенные по торцам жесткими фланцами 2, и мембрану 3, соединенную через цилиндрический выступ 4 с одним из жестких фланцев 2. По периферии мембрана 3 снабжена кольцевыми проточками 5 с обоих торцов. Упругие шарниры 6 на вертикальных упругих перемычках 1 размещены в месте стыковки с фланцем 2, присоединенным к мембране 3. Цилиндрический элемент 7 и отверсти  по периферии мембраны 8 предназначены дл  креплени  датчика к объекту измерени . Тензорезисторы 9-12 размещены попарно на вертикальных упругих перемычках 1, диаметрально противоположных относительно оси силомоментного датчика. Мостова  схема объединени  этих тензоре- зисторов обеспечивает измерение только изгибных деформаций перемычек 1 под действием крут щего момента вокруг вертикальной оси датчика. Тензорезисторы 13- 16, наклеены попарно на торцах мембраны вблизи ее центра в местах наибольших изгибных деформаций от осевой силы.

Схема включени  тензорезисторов обеспечивает измерение только деформаций от изгиба мембраны 3 осевыми силами и не чувствительна к изгибающим моментам . Напротив, схема включени  тензорезисторов 17-20 обеспечивает измерение изгибающих моментов в плоскости оси мембраны 3 и не чувствительна к изгибу осевыми силами вдоль оси мембраны 3. Втора  схема (показана только одна пара тензорезисторов 21 и 22) расположена перпендикул рно плоскости тензорезисторов 17-20. Совместно обе схемы обеспечивают измерение из ибэющих моментов в любой плоскости , проход щей через вертикапьную ось устргйстрр.

Устройство работает следующим образом .

При приложении к силомоментному датчику крут щего момента вертикальные

перемычки 1 изгибаютс . Максимальные деформации изгиба будут в районе жестко заделанных концов перемычек 1. Там же размещены тензорезисторы 9-12, фиксирующие эти деформации. Сигнал разбаланса

0 с моста тензорезисторов 9-12 измен етс  пропорционально величине приложенного момента. При приложении к устройству осевой силы (раст гивающей или сжимающей) изгибные деформации будут вблизи цент5 рагьной части мембраны. Сигнал разбаланса мостовой схемы тензорезисторов 13-16 мен етс  пропорционально величине осевой силы. Деформации мембраны 3 от кру- т щего момента в зоне наклейки

0 тензорезисторов 13-16 существенно меньше изгибных и полностью скомпенсированы схемой включени . В то же врем  деформации перемычек 1 от осевых нагрузок на устройство меньше изгибных от кру5 т щего момента и компенсируютс  окончательно схемой включени  тензодат- чиков 9-12. При приложении к устройству изгибающего момента в плоскости, проход щей через ось силомоментного датчика, со0 ответствующие изгибные деформации мембраны фиксируютс  мостовыми схемами , наклеенными в двух взаимно перпендикул рных направлени х с тензо- резисторами 17-22.

5Сигналы с мостов пропорциональны изгибающим моментам. Так, например, при изгибе моментом устройства в плоскости, проход щей через его оси и ось, соедин ющую тензорезисторы 17 и 19, максимальный

0 сигнал изгиба фиксируетс  схемой тензорезисторов 17-20. При этом сигнал на схеме с тензорезисторами 21 и 22 (еще два на другом торце мембраны) равен нулю. И наоборот , при изгибе устройства в плоскости.

5 образованной его осью и линий, соедин ющей тензорезисторы 21 и 22, изгибные деформации зафиксированы тензорезисторами 21 и 22, а разбаланс мостовой схемы 17-20 равен нулю.

0

Таким образом, по соотношению сигналов на этих двух взаимно перпендикул рных схемах можно судить о плоскости действи  изгибающего момента, приложен5 ного к устройству. Измерение изгибающих моментов может быть как самосто тельной целью, так и примен тьс  с целью контрол  эксцентриситета приложени  осевой силы, наличие и величину которого можно оценить по соотношению сигналов в схемах с

тенэорезисторами 17-22 и тем самым повысить точность силомоментного датчика

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Силомоментный датчик, содержащий горизонтальные и вертикальные упругие элементы в виде перемычек с размещенными на них тензорезисторами, соединенными в мостовые схемы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей за счет измерени  изгибающего момента , в него введены жесткие фланцы,

   между которыми установлены упругие вертикальные перемычки, на нижнем фланце выполнен цилиндрический выступ, вертикальные упругие перемычки св заны с ним через упругие шарниры, а горизонтальный упругий элемент выполнен в виде мембраны , центр которой св зан с цилиндрическим выступом, причем по периферии в плоскости мембраны с обеих сторон выполнены кольцевые проточки, при этом введены дополнительные тензорезисторы,установленные на мембране попарно сверху и снизу во взаимно перпендикул рных направлени х и соединенные в мостовые схемы.

   8

   Фиг. 2

   У/ШШ.

   15

   16

   Фиг.З

   -& Uпит &-& Uпит &- 1719

   1В

   20

   Фиг.З

   -fi U пит уб- 1316