Датчик силы

ОЛИ САН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ315063 Союз Советаиз Социалистически Реолубяиависимое от авт. свидетельстваМПК б 0111/2 Заявлено 25.1.1968 ( 1211991/25-28)с присоединением заявки-ПриоритетОпубликовано 21.1 Х.1971. Бюллетень28Дата опубликования описания 23.Х 1.1971 Комитет оо деламобретеииЯ и открытиЯри Совете МииистроеСССР ДК 531.781(088.8 Авторы зобрет А, И, Михайлов, В. Р. Санто, Л, Г. Эткин и В, Я, Яновский учно-исследовательский и конструкторский институт испытательн машин, приборов и средств измерения массЗаявител ДАТЧИК СИЛ Изобретение относится к области силоизмерительной техники.Известны датчики силы, содержащие плоскую раму, упругое тело и вибрационно-частотный преобразователь, чувствительным элементом которого является тонкий призматический стержень-резонатор, изготавливаемый обычно как одно целое с упругим телом. Резонансная частота стержня связана с величиной продольных сил, приложенных к его концам. Стержень работает в режиме автоколебаний аналогично генератору камертонного типа.Недостаток известных датчиков силы заключается в том, что защитная рама эффективно исключает воздействие неизмеряемых боковых нагрузок на датчик только в одной плоскости, к тому же датчики имеют сравнительно большие габариты и вес.Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения силы при воздействии на датчик неизмеряемьи боковых сил и моментов в любых, плоскостях, проходящих через его ось, а также уменьшение габаритов и веса датчика.Поставленная цель достигается введением пространственной рамы с четырьмя симметрично расположенными стойками, концы которых соединены между собой кольцом. Верхняя шейка упругого элемента связана со стойками рамы через пластины, расположенные на некотором расстоянии под мембраной. Уменьшение габаритов и веса достигаетсяблагодаря выполнению упругого тела в виде заполняющего пространство между стойками бруса с центральным отверстием, в котором находится чувствительный элемент. При этом в брусе имеются еще два сквозных отверстия, расположенные выше и ниже центрального, которые обеспечивают выравнивание эпюры напряжения в зоне отверстия с чувствительным элементом, позволяя тем самым более полно использовать его объем.На фиг. 1, 2 показан датчик в двух проекциях; на фнг. 3 - разрез по Л - Л на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по Б - Б на фиг, 1.5, Пространственная рама датчика образуется основанием 1, четырьмя симметрично рас.положенными на нем стойками 2 и кольцом 3, соединяющим между собой концы стоек 2. Упругое тело 4 в виде бруса, запол няющего пространство между стойками 2имеет центральное отверстие 5, в котором расположен чувствительный элемент - резонатор б. По обе стороны от резонатора б с зазорами установлены поляризованные элек тромагннты 7, Один из электромагнитов 7соединен со входом усилителя 8, а другой с его выходом. Два сквозных отверстия 9, имеющиеся в упругом теле 4, расположены таким образом, что их оси лежат в верти кальной плоскости симметрии, параллельныоси центрального отверстия 5 и находятся по обе стороны от него, Через верхнюю шейку 10упругое тело 4 пластинами 11 и мембраной 12 связано с рамой. Через нижнюю шейку 13 упругое тело соединено с основанием. Датчик защищен от внешних воздействий кожухом 14.При включении питания усилителя 8 чувствительный элемент - резонатор 6 возбуждается. Часть нагрузки Р, действующей на датчик, воспринимается чувствительным элементом при его деформации с упругим телом, в результате чего происходит изменение частоты колебаний элемента. В связи с наличием двух отверстий 9 напряжения в упругом теле, создаваемые сосредоточенной силой Р, выравниваются по сечениям в зоне отверстия,с чувствительным элементом.При наличии боковых сил или моментов они через мембрану 12 и пластины 11 воспринимаются стойками 2 пространственной рамы. При этом изгибающие моменты, возникающие в шейках упругого тела при некоторой деформации стоек, не вызывают существенных перераспределений налряжений в рабочей части упругого тела.Предмет изобретения1. Датчик силы, содержащий раму, выполненную в виде основания со стойками, упругий элемент, соединенный нижней шейкой с основанием, а верхней - через горизонгальные связи и мембрану со стойками, чувствительный элемент - резонатор расположен 2ный в упругом элементе, поляризованные электромагниты, размещенные с двух сторон резонатора и соединенные с усилителем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности от воздействия боковых нагрузок, стойки расположены равномерно по окружности и соединены между собой кольцом.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что,с целью восприятия рамой действующих на датчик изгибающих моментов, в нем на некотором расстоянии под мембраной расположены пластины, соединенные с верхней шейкой упругого элемента и со стойками рамы.3. Датчик по пп. 1, 2, отличающийся тем, 20 что, с целью уменьшения его габаритов ивеса, упругое тело выполнено в виде заполняющего пространство между стойками рамы бруса с центральным отверстием, в котором находится чувствительный элемент, и двумя 25 сквозными отверстиями, оси которых распо.ложены в вертикальной плоскости, параллельны оси центрального отверстия и проходят по обе стороны от него.315063 Фиг. 2це чСоставитель А. Босой едактор В. Левитов Техред Л. Н. Богданова Корректоры: Т. А. Гревцоваи Е. Н. Зимина аз 3255/4 Изд.1376 Тираж 473 Подппсно ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова,