SU972274A1

SU972274A1 - Force measuring pickup

Info

Publication number: SU972274A1
Application number: SU813289427A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Кузьмич Каменев; Юрий Трофимович Ланин; Анна Гавриловна Мозгунова; Алексей Алексеевич Никулин; Иван Ефимович Сажаев
Original assignee: Липецкий Литейный Завод "Центролит"
Priority date: 1981-05-25
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1982-11-07

Description

(54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК(54) SILITARY SENSOR

1one

Изобретение относитс к силоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах контрол и регулировани технологических процессов.The invention relates to load measurement technology and can be used in devices for monitoring and controlling technological processes.

Известен тензометрический датчик усили , содержащий корпус, мембрану, силовоспринимающий центр, св занный через мембрану с упругим элементом, выполненным в виде тела вращени с цилиндрической внешней поверхностью, на которой навиты тензорезисторы 1.A strain gauge force sensor is known, comprising a housing, a membrane, a power-sensing center connected through a membrane with an elastic element made in the form of a body of rotation with a cylindrical outer surface on which resistance strain gages 1 are wound.

Однако этот датчик не обеспечивает требуемой точности измерени при кратковременных осевых и боковых ударных нагрузках , превышающих номинальную.However, this sensor does not provide the required measurement accuracy with short axial and lateral shock loads exceeding the nominal one.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра и с жесткими участками на концах цилиндра, размещенный внутри корпуса и св занный с последним одним жестким участком через мембрану, а другим участком - жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента 2.The closest in technical essence to the present invention is a load-sensing sensor comprising an elastic element with a working part in the form of a hollow cylinder and with rigid sections at the ends of the cylinder, placed inside the housing and connected to the last one rigid section through the membrane, and the other section rigidly and strain gauges fixed on the working part of the elastic element 2.

Известный силоизмерительный датчик также обладает недостаточной точностью измерени при кратковременных нагрузках, превышающих номинальные.The known force-measuring sensor also has insufficient measurement accuracy for short-term loads exceeding the nominal ones.

Цель изобретени - повышение точности измерени при кратковременных нагрузках , превышающих номинальные.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy with short-term loads exceeding the nominal.

5Указанна цель достигаетс тем, что в5The goal is achieved by the fact that

известный силоизмерительный датчик, содержащий корпус, упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра с жесткими участками на концах цилиндра, размещен ,Q ный внутри корпуса и св занный с ним одним жестким участком через мембрану, а другим участком - жестко, и тензорезисторы , укрепленные на рабочей части упругого элемента, введен силопередающий элемент с дополнительной мембраной, выполненный в виде установленного коаксиально упругому элементу сплощного цилиндра , один конец которого жестко св зан с одним жестким участком упругого элемента, а второй его конец св зан с корпусом через дополнительную мембрану, причем второй жесткий участок упругого элемента выполнен в виде усеченного конуса с прорез ми по образующей , а в верхней цилиндрической части упругий элемент снабжен четырьм приливами, жестко св занными с мембранойг и силопередающим элементом, под которыми размещены параллельными р дами тензорезисторы, при этом цилиндрическа поверхность между этими р дами выполнена с отверсти ми.A known force-measuring sensor, comprising a housing, an elastic element with a working part in the form of a hollow cylinder with rigid sections at the ends of the cylinder, is placed, Q inside inside the housing and connected with it by one rigid section through the membrane, and by another section rigidly, and strain gages reinforced on the working part of the elastic element, a transmissive element with an additional membrane is inserted, made in the form of a flat cylinder installed coaxially to the elastic element, one end of which is rigidly connected to one rigid section The second element is connected to the body through an additional membrane, the second rigid part of the elastic element being made in the form of a truncated cone with slots along the generator, and in the upper cylindrical part the elastic element is equipped with four tides rigidly connected with the membrane and the force-transmitting an element under which strain gauges are arranged in parallel rows, wherein the cylindrical surface between these rows is made with holes.

Кроме того, тензорезисторы включены в мостовую схему так, что теизорезисторы, размещенные в разных р дах по горизонгалм и в соседних по вертикали, включены в одно плечо измерительного моста последовательно .In addition, the strain gauges are included in the bridge circuit so that teisoresistors placed in different rows along the horizontal and adjacent vertical slots are included in one shoulder of the measuring bridge in series.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик , общий вид; на фиг. 2- сечение Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - развертка цилиндрической части упругого элемента и расположение тензорезисторов; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1.FIG. 1 shows the proposed sensor, a general view; in fig. 2 is a section on L-A in FIG. one; in fig. 3 - scan the cylindrical part of the elastic element and the location of the strain gages; in fig. 4 — node I in FIG. one.

Датчик содержит упругий элемент в виде полого цилиндра 1, переход щий снизу в усеченный конус 2, имеющий четыре прорези 3 по образующей поверхности. Тензорезисторы 4-И размещены на цилиндрической поверхности упругого элемента 1 так, что тепзорезисторы одного плеча 4 и 5 измерительного моста, включенные последовательно , расположены в разных р дах по горизонтали и в соседних по вертикали. С верхнего торца цилиндр снабжен четырьм приливами 12, жестко св заными с мембраной 13, имеющей проточку дл соединени с корпусом 14. На цилиндрической части упругого элемента 1 между вертикальными p дaJMи тензорезисторов выполнены отверсти 15. Силопередающий элемент 16 св зан через мембрану 17 с корпусом 14, а через мембрану 13 - с упругим элементом 1. В нижнем основании усеченного конуса 2 выполнена кольцева проточка 18, служаща дл закреплени упругого элемента в нижней части корпуса 14 винтами 19. Дл соединени силопередающего элемента 16 с мембраной 17 корпуса служит фасонна шайба 20. Горизонтальные поверхности мембран 13 и 17с двух сторон выполнены с кольцевыми проточками 21, расположенными со смещением верхней проточки относительно нижней на половину щага.The sensor contains an elastic element in the form of a hollow cylinder 1, which passes from below into a truncated cone 2, having four slits 3 along the forming surface. The strain gauges 4-I are placed on the cylindrical surface of the elastic element 1 so that the heat resistors of one arm 4 and 5 of the measuring bridge, connected in series, are arranged in different rows horizontally and in adjacent vertically. From the upper end of the cylinder, there are four tides 12, rigidly connected to the membrane 13, which has a bore for connection with the housing 14. On the cylindrical part of the elastic element 1, vertical holes 15 are made between the vertical pJaM and the strain gages. and through the membrane 13 - with an elastic element 1. In the lower base of the truncated cone 2, an annular groove 18 is made, which serves to fix the elastic element in the lower part of the housing 14 with screws 19. For connecting the force-transmitting element 16 with m The diaphragm 17 of the housing serves as a shaped washer 20. The horizontal surfaces of the membranes 13 and 17c of the two sides are made with annular grooves 21 located with the upper groove displaced relative to the lower half of the schaga.

Датчик работает следующим образом.The sensor works as follows.

Измер емое усилие Р, приложенное сверху на Силопередающий элемент или снизу с помощью резьбового углублени в нем, передаетс на упругий элемент, который подвергаетс упругой деформации сжати . Эта деформаци преобразуетс тензорезисторами , образующими тензометрический мост, в электрический сигнал, пропорциональный измер емому усилию. Последовательно соединенные тензорезисторы 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 каждого плеча измерительного моста размещены в разных р дах по горизонтали и в соседних по вертикали, что обеспечивает исключение погрешности в измерени х из-за неоднородности материала упругого элемента и при действующих нагрузках , сдвинутых относительно центральной оси.The measured force P applied from above to the Transmitting element or from the bottom by means of a threaded recess in it is transmitted to an elastic element which is subjected to elastic compression deformation. This deformation is converted by the strain gauges forming the strain gauge bridge into an electrical signal proportional to the measured force. Series-connected resistance strain gages 4 and 5, 6 and 7, 8 and 9, 10 and 11 of each arm of the measuring bridge are placed in different rows horizontally and adjacently vertically, which ensures that measurement errors due to the inhomogeneity of the material of the elastic element and with operating loads shifted relative to the central axis.

Благодар наличию конусной части 2 с прорез ми 3, служащей одновременно амортизатором упругого элемента, значительноDue to the presence of a tapered part 2 with slots 3, which simultaneously serves as a shock absorber of the elastic element,

улучщаютс метрологические характеристики датчика за счет более равномерного распределени напр жени внутри упругого элемента 1, что снижает упругие несовергиенства в нем, а цилиндрическа жесткостьimprove the metrological characteristics of the sensor due to a more uniform distribution of the stress inside the elastic element 1, which reduces the elastic incoherencies in it, and the cylindrical stiffness

упругого элемента, создаваема четырьм приливами в верхней его части, жестко св занными с мембраной и силопередающим элементом, обеспечивает нечувствительность датчика к кратковременным боковым ударным нагрузкам, превышающим номинальные , сохран при этом его работоспособность .The elastic element created by the four tides in its upper part, rigidly connected with the membrane and the force-transmitting element, ensures the insensitivity of the sensor to short-term lateral shock loads exceeding the nominal ones, while maintaining its operability.

Claims

1. Load sensor, comprising a housing, an elastic element with a working part in the form of a hollow cylinder with rigid sections at the ends of the cylinder, placed inside the case and connected to it with one rigid section through the membrane, and the other section rigidly, and strain gauges fixed to the working the part of the elastic element, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy with short-term loads exceeding the nominal, the Silopower

an element with an additional membrane made in the form of a flat cylinder installed coaxially to the elastic element, one end of which is rigidly connected to one rigid section of the elastic element, and its second end is connected to the body through an additional membrane, and the second rigid section of the elastic element is made the form of a truncated cone with slits along a generatrix, and in the upper cylindrical

parts of the elastic element is provided with four m. tides, rigidly connected with the membrane and the force-transmitting element, under which are placed parallel rows of strain gages, and the cylindrical surface between these rows is made

with holes.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the strain gauges are included in the bridge circuit so that the strain gauges placed in different rows horizontally and in adjacent

vertically, included in one shoulder of the measuring bridge in series.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR Author's Certificate No. 455253, cl. G 01 L 1/22, 1973.

2. USSR author's certificate

No. 473913, cl. G 01 L 1/22, 1973 (prototype). G2 6 Fg / g.Z.