Тензорезисторный датчик силы

)4 С 01 Ь 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н,Я, .Моро СССР 983. М /б РЯ б 1 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Одесский политехнический институт(54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ(57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяетповысить точность, надежность и уменьшить габариты датчика. В устр-вепары цилиндрических проточек 8 и 9,10 и 11 образуют соответственно цилиндрические оболочки 12 и 13, толщины которых относятся друг к другуобратно пропорционально их среднимрадиусам. Глубина проточки большегодиаметра, расположенной у силовводящей части 1, и проточки меньшего диаметра - у опорной части 2 превышаетполовину толщины несущего кольца 3на величину радиуса сопряжения стенокпроточки, Вторая проточка в каждой паревыполнена глубиной, превышающей глубинусмежной проточки в той же паре в 1, 23,0 раза. При воздействии сжимающегоусилия, приложенного к части 1, оболочки 12, 13 изгибают кольцо 3, вызывая деформацию тензорезисторов 6, 7на его выступах 4, 5. Выполнение тол- сщины стенки оболочки 12, равной 0,09 О, 15 ее среднего радиуса, уменьшаетвлияние изгиба краевой зоны этой оболочки на деформируемость кольца 3С:1 ил.Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения сжимающихусилий,Цель изобретения - повышение точности, надежности и уменьшение габаритных размеров датчика.На чертеже показано предлагаемоеустройство.Датчик содержит упругий элемент, 10выполненный в форме тела вращения ивключающий силовводящую 1 и опорную2 части, несущие кольцо 3 с концентрическими выступами 4 и 5, на которых размещаются тензорезисторы 6 и57. Пары цилиндрических проточек 8-9,10-11 образуют соответственно цилиндрические оболочки 12 и 13, Расположение цилиндрических проточек, прикотором в каждой паре проточки разного диаметра противоположно направпены одна другой и проточка меньшегодиаметра выполнена со стороны действия измеряемой силы, а проточка большего диаметра - со стороны опорнойповерхности, позволяет обеспечитьсоединение несущего кольца с силовводящей и опорной частями коаксиальнымицилиндрическими оболочками, работающими на растяжение. .30Упругий элемент расположен в корпусе 14 и изолирован от внешней средымембраной 15, которая герметизируется на корпусе кольцом 16, а на силовводящей части. упругого элемента - 35,кольцом 17.Датчик работает следующим образом.При приложении сжимающего усилия Рк силовводящей части 1 цилиндрическиеоболочки 12 и 13, растягиваясь, изгибают несущее кольцо 3, в результатечего тензорезисторы 6 на выступе 4испытывают деформацию сжатия, а тензорезисторы 7 на выступе 5 - деформацию растяжения. При этом паразитная 45поперечная сила Р, приложенная ксиловводящей части 1, обуславливаетизгиб оболочек 12 и 13 в плоскостидействия этой силы, Но так как обе,оболочки работают на растяжение, одновременно появляется восстанавливающаясила, обусловленная измеряемой осевойсилой Р, стремящаяся совместить,осиоболочек с линией действия силы Р,что уменьшает чувствительность датчика к поперечной силе,Для минимизации влияния изгиба краевой зоны оболочки на деформируе мость несущего кольца 3 пределы изменения толщины стенки оболочки 12 должны быть 0,09-0, 15 ее среднего радиуса.Для обеспечения минимальной радиальной деформации оболочек 12 и 13 в месте сопряжения с несущим кольцом 3, что способствует и минимальной напряженности в зоне сопряжения и минимальному изменению плеча сил, изгибающих несущее кольцо, экспериментально установлено,что глубины проточки большего диаметра у силовводящей.части и проточки меньшего диаметра у опорной части должны превышать толщину кольца 3 на величину радиуса сопряжения стенок проточек.При этом, так как паразитная сила Р через оболочку.12 передается на кольцо 3 .в месте его сопряжения с этой оболочкой, а реакция от этой силы со стороны оболочки 13 передается на кольцо 3 в месте ее сопряжения с кольцом, то указанные параметры проточек обуславливают действие силы Р через оболочку 12 и реакции от оболочки 13 в одной. плоскости,ортогональной оси упругого элемента, что приводит к нейтрализации их действия на изгиб кольца 3 и, как следствие, также понижает чувствительность датчика к действию силы Р .Для обеспечения подвеса силовводящей части; непосредственно воспринимающей все силы, экспериментально установлено,что глубина проточек в каждой паре, расположенных внутри упругого элемента, должна превышать глубину смежной проточки в той же паре в 1,2-3,0 раза.Формула изобретенияТензорезисторный датчик силы,.содержащий размещенный в корпусе упругий элемент, выполненный в виде тела вращения и содержащий силовводяшую и опорную части, сопряженные с несущим кольцом, на концентрических выступах которого размещены тензорезисторы, цилиндрическими оболочками,каждая из которых образована парой направленных противополбжно одна другой соосных проточек, причем силовводящая часть соединена с корпусом мембраной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности надежности и уменьшения габаритных разме1352256 Составитель В, ГодзиковскийТехред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко Редактор М. Петрова Заказ 5555/37 Тираж 776ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ров датчика, глубина проточки большего диаметра, расположенной у силовводящей части, и проточки меньшего диаметра, расположенной у опорной части,превышает половину толщины несущегокольца на величину радиуса сопряжениястенок проточки, а глубина другойпроточки в каждой паре превышает глубину смежной проточки в той же парев 1,2-3,0 раза, при этом толщина стенки цилиндрической оболочки, расположенной у силовводящей части составФляет 0,09-0,15, ее среднего радиуса,а толщины цилиндрических оболочекотносятся друг к другу обратно пропорционально их средним радиусам,