Устройство для измерения усилий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заяалено 09.1177 (21) 2540326/18-10 (51)М. Кл. с присоединением заявки М С 01 Ь 1/Об Государствеииый комитет с с с.р по делам нэобретеии й и открытийДата опубликоваиня описания 251279(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения статических и динамических нагрузок при прочностных усталостных испытаниях узлов, агрегатов и образцовПри использовании тензорезисторных преобразователей для измерения усилий растяжения-сжатия применяют чувствительные элементы в виде упругого стержня. Из вест ны силои змерит ели, содержащие чувствительный элемент в виде стержня, направляющие мембраны и тенэорезисторы, включенные в мостовые схемы 1).Однако эти силоизмерители обладают существенным недостатком, заключающимся в трудности обеспечения равномерного напряженного состояния в стержне, так как точка приложейия силы никогда не лежит точно на продольной оси стержня. из-за неизбежных конструктивных несовершенств преобразователя, а. направление действия силы всегда образует некоторый угол с осью стержня, ПоэтбмГ;в" -"стержне образуются поперечные силы и моменты деформации стержня, которые непропбрциональны прикладываемым кстержню силам.Известен тензометрический динамометр, содержащий цилиндрическийкорпус, колонку с направляющими мембранами, чувствительный элемент в виде упругого стержня с тензореэисторами и опорную плиту, На каждом конце известного элемента выполнены сферические выточки, центр кривизны которых лежит в геометрическом центреэтого элемента, радиус кривизны которых больше радиуса кривизны опорныхсферических выточек в колонке и опор 15 ной плите. Этим достигается точечныйконтакт с элементом передачи усилий(колонкой) и опорной плитой чувствительного элемента, а следовательно,и передача усилий строго вдоль оси20 чувствительного элемента 2)Однако с помощью этого динамометра можно измерять только сжимающиеусилия1 ель изобретения - повышение точ 25 ности при измерении знакопеременныхнагрузок,Это достигается тем, что в устройстве для измерения усилий упругийстержень выполнен из двух частей,30 между которыми размещенэлемент иередачи усилий в виде сферической втулки. Части стержня поджаты к корпусув направлении действия силы подвижнойрезьбовой опорой с усилием поджатияне меньше, половины измеряемого усилия, а преобразователи деформации размещены на обеих частях стержня.5На фиг, 1 изображено предложенноеустройство; на фиг, 2 - то же, вид Бна фиг. 1; на фиг, 3 - то же, разрезЛ-А на фиг, 1. 10Устройство содержит Корпус 1 с ко:нической выточкой 2, цилиндрическимпазом 3 и резьбовой частью 4, диаметркоторой больше диаметра цилиндрического паза, чувствительный элементв виде упругого стержня, выполненно 15го из двух частей 5, 6 с наклеенны. ми на них тензорезисторами 7, 8 и сразмещенными по длине поясками 912, диаметр которых одного порядкас диаметром цилиндрическогопаза.20Части 5, б ограничены с одной стороны плоскостями 13, 14 соответственно, перпендикулярными горизонтальной геометрической оси, а с другой сферическими поверхностями 15, 2516, центр кривизны каждой из которых расположен не ближе геометрического центра чувствительного элемен та, Части 5, б опираются на элементпередачи усилий 17 в виде сферической силовой втулки, диаметр которойравен диаметру цилиндрического паза, а диаметр отверстия 18 в нейопределяется диаметром болтовогО соединения с испытуемым объектом. Устройство содержит также подвижнуюрезьбовую опору 19 с конической выточкой 20 и резьбой 21, крышки22, 23 и штепсельный разъем 24.В собранном и сжатом состоянии 40чувствительный элемент работает какединый жесткий стержень в пределах.величины предварительного сжатия,сжимая одну из 2-х частей упругогостержня 5 или б. Другая часть приэтом разгружается. До предварительного сжатия геометрические оси двухчастей упругого стержня 5, 6 расположены произвольно, но по мере сжатия каждая из нихблагодаря сфери.ческим поверхностям 15, 16 самоустанавливается под действием сжимающегоусилия иориентируется вдоль линиидействия сжимающего усилия, т,е,геометрические оси каждой иэ двухчастей упругого стержня 5, б совмещаются с линией действия сжимающегоусилия, Наличие сферических поверхностей 15, 16 с центром кривизны,расположенным не ближе геометрическогоцентра чувствительного элемента, в 60совокупности с коническими выточками2, 20, на которые опирается чувствительный элемент и которые выполнены с углом конусности,обеспечивающим ему максимальную площадь опоры,обеспечивают ему достаточную продольную устойчивость, так как точка приложения силы к упругому стержню, выполненному из двух частей 5 и 6, опирающихся на элемент, передачи усилий 17, всегда находится в конусе устойчивости образованным площадью опоры и геометрическим центром чувствительного элемента, а введение предварительного сжатия позволяет сохранить совмещенными геометрическую ось вышеуказанного чувствительного элемента с линией действия сжимающего, а значит,и измеряемого усилия.Такйм образом, предложенное устройство позволяет измерять знакопеременные нагрузки с повышенной точностью в пределах усилий предварительного сжатия, так как геометрическая ось такого чувствительного элемента всегда совпадает с линией действия измеряемых усилий. В случае разрушения чувствительного элемента силовая цепочка не обрывается, так как корпус 1 выполнен со значительно большим запасом прочности и выполняет функции страхующего элемента. Величина предварительного сжатия, для большей гарантии, выбирается на 2-5 больше измеряемого усилия.Формула изобретенияУстройство для измерения усилий,содержащее корпус с размещенным внем чувствительным элементом, выполненным в виде упругого, имеющего сферические концы стержня, на которомразмещены преобразователи деформации, включенные в электрическую схему, элемент передачи усилий и опору,выполненные со сферическими поверхностями о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повьпаения точностипри измерении знакопеременных нагрузок, упругий стержень выполнен издвух частей, между которыми размещенэлемент передачи усилий в виде сфери.ческой втулки, причем части стержняподжаты к корпусу в направлении действия силы подвижной резьбовой опорой с усилием поджатия не меньше половины измеряемого усилия, а преобразователи деформации размещены на обеих частях стержня,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочное пособие. фТенэометрия в машиностроении, М 1975,с, 125-140.2. Патент США Р 3621927,кл, 177-211 р 1971.705283 Составитель Г, Максягин е акта А, Шмельккн тех ед К.фанта Коддектоо Н татааТираж 1073осударственногоам изобретенийМосква ЖР омитетоткрытийшская наб