SU935719A1

SU935719A1 - Longitudinal force strain gauge dynamometer

Info

Publication number: SU935719A1
Application number: SU802997179A
Authority: SU
Inventors: Тамара Николаевна Домбровская; Вячеслав Иванович Лагутин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5539
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1980-10-24
Publication date: 1982-06-15

Description

(54) ТЕНЗОДИНАМОМЕТР ПРОДОЛЬНОЙ СИЛЫ(54) LONG-TENSOR DRIVE MOTOR

Изобретение относитс к силоиэме рительной технике, в. частности к устройствам , основанным на измерении упругой деформации элементов конструкции .The invention relates to a power engineering technique, c. particular to devices based on the measurement of the elastic deformation of structural elements.

Известны использующиес в экспериментальной аэродинамике тензометрическиё динамометры, . содержащие корпусные элементы, соединенные поперечными по отношению к линии действи измер емой силы силовыми пластинами , а также размещенными внутри корпусных элементов измерительными элементс1ми, выполненными в виде соединенных с корпусными элементами пр моугольных рамок с тензорезистивными преобразовател ми 1.Существенным недостатком таких тензодинамометров , выполненных из одного куска металла, вл етс низка технологичность изготовлени , требующа применени большого объема координатно-расточных и электроэро-. зионных работ.Known strain gauges dynamometers used in experimental aerodynamics are known. containing hull elements connected transversely with respect to the line of action of the measured force by power plates, as well as measuring elements placed inside the hull elements, made in the form of rectangular frames connected to the hull elements with strain gauge transducers 1. A significant drawback of such strain gauges made of one a piece of metal is low manufacturability, requiring the use of a large volume of coordinate-boring and electro-electric. zion works.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс . тензодинамометр, содержащий корпусные клинообразные элементы, соединенные электронно-лучевой сваркой с продольными жесткими балками боковых элементов, св занными между собой поперечными силовыми пластинами , а также поперечными консольными несущими тензопреобразователи пластинами, выполненными на одной из балок каждого бокового элемента взаимодействунжцими с упорами, размещенными на противоположных балках 12 .Closest to the proposed technical essence is. strain gauge, containing case wedge-shaped elements connected by electron-beam welding with longitudinal rigid beams of side elements interconnected by transverse power plates, as well as transverse cantilever load-bearing strain gauges plates made on one of the beams of each side element interacting with stops placed on opposite beams 12.

10ten

Однако в -этом тензодинамометреконсольное расположение измерительных пластин не обеспечивает симметричности упругой системы, что приводит к повышению вли ни неизмер е15 мых компонентов нагрузки на результаты измерений продольной силы.Внутреннее расположение измерительной пластины в боковом элементе не позвол ет использовать современную тех20 нологию создани микросхем тензорёзистивных преобразователей на поверхности этой пластины, что также вл етс преп тствием повышению метрологических характеристик тензодина25 мометра. Кроме того, различна толщина сварного шва вдоль балок боковых элементов также приводит к не-. симметрии упругой системы динамометра и снижению его метрологических However, in this tensometer dynamometer, the arrangement of the measuring plates does not ensure the symmetry of the elastic system, which leads to an increase in the influence of the nonmeasured load components on the results of the longitudinal force measurements. The internal arrangement of the measuring plate in the side element does not allow the use of modern technologies the surface of this plate, which is also an obstacle to the improvement of the metrological characteristics of strain gauge 25 momet a. In addition, different thickness of the weld along the beams of the side elements also leads to non-. the symmetry of the elastic system of the dynamometer and the reduction of its metrological

30 свойств. Целью изобретени вл етс улучшение метрологических характеристик и упрощение изготовлени тензодинамометра . Указанна цель достигаетс тем, что часть каждого бокового элемента размещенна между поперечными силовыми пластинами, выполнена в виде пр моугольного блока с расположенными поего кра м на противоположных продольйых балках консольными пластинами , причем тёнзопреобразователи выполнены на внешних плоскост х консольных пластин , а их внутренние плоскости св заны упругими шарнирами с упорами, расположенными на противоположных продольных балкак, при этом продольные балки боковых элементов и корпусные элементы выполнены с продольными пазами, образующими полости под местом их соединени . На фиг. 1 схематически представлен предлагаемый тензодинамометр, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А .на фиг. 1. Тензодинамометр выполнен в виде двух корпусных элементов 1, соединенных между собой боковыми элементами 2. Каждый боковой элемент составлен из трех блоков: двух крайних блоков 3 и среднего блока 4, соединение пЬодольных (по отношению к измер емой силе F) жестких балок S блоков 3 и 4 с корпусными элементами 1 осуществл етс четырьм продольными сварными швами 6. Продольные балки каждого крайнего блока св заны между собой силовыми поперечными (по отношению к направлению измер емой силы F) пластинами 7. Средний блок 4 выполнен пр моугольным в плане, а его продольные балки соединены размещенными по кра блока на .противоположных балках 5 консольными пластинами 8, на которы расположены тензорезистивные преобразователи 9, также ориентированным поперек измер емой силы F, взаимодействующими с ответными упорами 10 на продольных балках. Корпусные элементы 1 и продольны бйлки боковых элементов 2 выполнены с пазами, образующими полости 11 по сварными швами б. Под воздействием измер емой продольной силы F происходит плоскопараллельное взаимное смещение корпусных элементов 1. Нагрузка с одно го на,другой корпусной элемент пере даетс через сварные швы б, жесткие продольные балки 5 боковых элементов 2, поперечные силовые пластины боковых элементов 2, поперечные кон сольные измерительные пластины 8 и упоры 10. При этом происходит изгиб поперечных силовых пластин 7 и консольных измерительных пластин 8, величина которого пропорциональна силе F. Тёнзопреобразователи 9, соединенные в мостовую или полумостовую схему, размешенные на консольныхг пластинах 8, реагируют на этот изгиб изменением сопротивлени и соответствующим изменением выходного напр жени в измерительной диагонали моста (или полумоста), которое регистрируетс прибором. Разнесенные от продольной оси силовые и измерительные поперечные пластины обеспечивают значительную жесткость динамометра к воздействию неизмер емых нагрузок (моменту вокруг продольной оси, боковым силе и моменту ) . Клинообразна форма корпусных элементов 1 и широкое разнесение силовых поперечных пластин 7 способствуют повышенной жесткости динамометра воздействию неиэмер емой вертикальной силы и момента от этой силы. Пониженному вли нию этих же факторов способствует разнесение . от середины динамометра консольных измерительных пластин 8 и пр моугольна форма среднего блока 4 бокового элемента 2. При этом более симметрична упруга система динамометра обладает меньшей чувствительностью к неизмер ёмым нагрузкам. Фактором, способствующим повышению симметричности упругой системы динамометра, вл етс ограничение толщины сварного шва б путем организации продольных полостей под месТс1ми соединени корпусных и боковых элементов. При этом сварка электронным лучом дает швы одинаковой толщины , т.е. места соединени обладают одинаковой жесткостью. Внешнее расположение измерительных консольных пластин на среднем блоке бокового элемента позвол ет формировать тензопрвобраэователи (мостовые или полумострвые схемы,основные или резервные измерительные цепи, из металла или полупроводникового материала) с использованием современной фототехнологии. Благодар возможности использовани фототехнологии повышаетс точность размещени тензопреобразователей , снижаетс чувствительность к неизмёр емым нагрузкам ,и уменьшаетс трудоемкость изготовлени измерительных схем и тензодинамометра в целом. Изобретение обеспечивает 2-3-кратное снижение чувствительности тензодинамометра к неизмер емкм компонентам нагрузки. изобретени Тензодинамометр продольной силы, содержащий корпусные клинообразные30 properties. The aim of the invention is to improve the metrological characteristics and simplify the manufacture of the strain gauge. This goal is achieved by the fact that a part of each side element located between the transverse power plates is made in the form of a rectangular block with cantilever plates located on opposite edges of the longitudinal beams, and the transducers are made on the outer planes of the console plates, and their inner planes are connected elastic hinges with stops located on opposite longitudinal beams, while the longitudinal beams of the side elements and the body elements are made with longitudinal and grooves forming a cavity under the seat of the compound. FIG. 1 shows schematically the proposed strain gauge, general view; in fig. 2 is a section A — A. FIG. 1. Strain gauge is made in the form of two body elements 1, interconnected by side elements 2. Each side element is composed of three blocks: two extreme blocks 3 and middle block 4, connection of rigid beams (with respect to the measured force F) rigid beams S blocks 3 and 4 with body elements 1 are carried out by four longitudinal welds 6. The longitudinal beams of each extreme block are interconnected by force transverse (relative to the direction of the measured force F) plates 7. The middle block 4 is rectangular plan, and its longitudinal beams are connected by edges arranged to block the beams 5 .protivopolozhnyh cantilevered plates 8, which are arranged on Thin-converters 9 also oriented transversely to the measured force F, interacting with counter abutments 10 on the longitudinal beams. Body elements 1 and longitudinal beels of side elements 2 are made with grooves forming cavities 11 along weld seams b. Under the influence of the measured longitudinal force F, a plane-parallel mutual displacement of the body elements 1 occurs. The load from one to the other body element is transmitted through welds b, rigid longitudinal beams 5 of the side elements 2, transverse power plates of the side elements 2, transverse cantilever measuring plates 8 and stops 10. When this occurs, the bending of the transverse power plates 7 and the cantilever measuring plates 8, the magnitude of which is proportional to the force F. The strain gages 9, connected to the pavement or floor bridge circuit placed with konsolnyhg on plates 8, responding to this change in bending resistance and a corresponding change in output voltage in the measuring diagonal of the bridge (or half-bridge) which is registered device. Separated from the longitudinal axis, the power and measuring transverse plates provide significant rigidity of the dynamometer to the effects of immeasurable loads (torque around the longitudinal axis, lateral force and torque). The wedge-shaped shape of the body elements 1 and the wide separation of the power transverse plates 7 contribute to the increased rigidity of the dynamometer to the effect of an unmeasured vertical force and moment from this force. The reduced influence of these factors is promoted by diversity. from the middle of the dynamometer of the cantilever measuring plates 8 and the rectangular shape of the middle block 4 of the side element 2. At the same time, the more elastic the dynamometer system is less sensitive to immeasurable loads. The factor contributing to the increase in symmetry of the elastic system of the dynamometer is to limit the thickness of the weld b by organizing the longitudinal cavities under the place where the body and side elements join. In this case, electron beam welding produces welds of the same thickness, i.e. joints have the same stiffness. The external location of the measuring cantilever plates on the middle block of the side element makes it possible to form strain gauges (bridge or half-bridge circuits, primary or backup measuring circuits, from metal or semiconductor material) using modern photo technology. Due to the possibility of using phototechnology, the accuracy of placement of strain gauges is improved, sensitivity to non-measurable loads is reduced, and the laboriousness of manufacturing measuring circuits and strain gauges as a whole is reduced. The invention provides a 2-3-fold decrease in the sensitivity of the strain gauge to an unmeasurable capacitive load component. invention strain gauge longitudinal force, containing body wedge-shaped

элементы, соединенные с продольными жесткими балками боковых элементов, св занными между собой поперечными силовыми пластинами, а также поперечными консольными несущими тенэопреобраэователи пластинами/ взаимодействующими с упорами, размещенными на противоположных балках, о т л и ча ющ и йс тем, что, с целью улучшени метрологических характеристик за счет исключени вли ни неизмер емых нагрузок, часть каждого бокового элемента, размещенна меж-, ду поперечными силовыми пласт и нами, выполнена в виде пр моугольного блока с расположенными по его кра м на противоположных продольных е5алках консольными пластинами,причем тензопреобразователи выполнены на внешних плоскост х консольных пластин, а их внутренние плоскости св заны упругими шарнирами с упорами, расположенньпчи на противоположных продольных балках 5 при этом продольные балки боковых элементов и корпусные элементы выполнены с продольными пазами, образующими полости под местом их соединени . 10 Источники информации,elements connected with longitudinal rigid beams of side elements connected with each other by transverse power plates, as well as transverse cantilever carrier shafts / plates interacting with stops placed on opposite beams, in order to improve metrological characteristics by eliminating the effect of unmeasurable loads, a part of each side element, placed between the transverse and transverse force stratum and us, is made in the form of a rectangular block with The cantilever transducers are made on the outer planes of the cantilever plates, and their inner planes are connected by elastic hinges with stops, which are located on the opposite longitudinal beams 5, while the longitudinal beams of the side elements and hull elements are made with longitudinal grooves forming cavities under the place of their connection. 10 Sources of information

прин тые во внимание при экспертизеtaken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР 568854, кл. G 01 L 1/04, 1976.1. USSR author's certificate 568854, cl. G 01 L 1/04, 1976.

2.Evaid В. Jhe Development of2.Evaid V. Jhe Development of

15 Electron Beam ffelded One-piece strain Jage Balonces.-Journal Airozaft, 1979, V. 16, W 5 (прототип).15 Electron Beam ffelded One-piece strain Jage Balonces.-Journal Airozaft, 1979, V. 16, W 5 (prototype).

Claims

Claim

A longitudinal force tensiometer containing cuneiform wedge-shaped elements connected to longitudinal rigid beams of the side elements, interconnected by transverse force plates, and also transverse cantilever bearing tene-converting plates, interacting with stops placed on opposite beams, with the fact that, in order to improve metrological characteristics by eliminating the influence of unmeasureable loads, a part of each side element placed between wafer plates, made in the form of a rectangular block with cantilever plates located along its edges on opposite longitudinal beams, moreover, strain gauges are made on the outer planes of the cantilever plates, and their inner planes are connected by elastic joints with stops located on opposite longitudinal beams, 5 for this longitudinal beams of the side elements and housing elements are made with longitudinal grooves forming cavities under the place of their connection.

10 Sources of information taken into account in the examination

1. USSR copyright certificate

I "568854, cl. G01 L 1/04, 1976.

2. Evald W. Jhe Development of

15 Electron Beam Welded One-piece strain Jage Balonces. — Journal Airozaft, 1979, v. 16, W 5 (prototype).