Датчик силы

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нн 901856(У 1 М. (п.э 6 01 1 г 1/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опублйкования описания 30.01.82(72) Авторизобретения П.Т.Козырев Завод-ВТУЗ при Производственном объедин .дубоетробния Ленинградского металлического завода им. ХХП съезда -ЫЩ1 Заявитель 4) ДАтчик силы 2 Изобретение относится к устройствам для измерения статических и динамических сил.Известен силоизмернтельный датчик,содержащий полый цилиндр, заполненныйжидкостью, поршень, воспринимающийусиЛие, и тензопреобразователь, установленный в дне цилиндра (11,В этом устройстве измеряемая силапреобразуется в гидростатическое давление жидкости, действующее на тен-.зопреобразователь, благодаря чему повышается точность измерения и достигается независимость его показанийот распределения нагрузки и эксцентриситета точки ее приложения, однако наличие непосредственного контакта жидкости с тензопреобраэователем,необходимость в уплотнениях в лоране и электровыводах снижают его надежность,точность измерения.и обуславливают его временную нестабильность.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее полый цилиндр, с силовоспринимающимпоршнем, силопередающий элемент, тензопреобразователь (2).Ь известном устройстве благодаряиспользованию эластомера в качестве силопередающего элемента вместо жвщкости устранены вышеуказанные недостатки, однако размещение тензопреобразователя в эластомере обуславливает неустойчивость положения ну-левой точки отсчета (дрейф нуля)вследствие различных температурныхкоэффициентов расширения эластомераи тензопреобразователя, что уменьшает точность измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигаетсятем, что в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в видегерметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью.На фиг,1 изображен датчик силы,общий вид; на фиг.2 - узел тенэопреобразователя с электровводомт нафиг. 3 - тензопреобразователь, видсверху.25 Датчик силы содержит полый ци.линдр 1 с плоским дном 2, в которомвыполнено отверстие 3. В верхней час"ти цилиндра размещен поршень 4 суплотнительным кольцом 5. Под порш нем размещен силопередающий элемент, 901856Формула изобретения выполненный из резиноподобного материала в виде цилиндрической герметически замкнутой эластичной оболочки б, заполненной жидкостью 7. Ниже основания силопередающего элемента расг ,положен металлический опорный диск 8, снабженный отверстием 9 и выточкой на внешнем диаметре с одетым на нее металлическим кольцом 10, которое служит для предотвращения выдавливания материала силопередающего элемен 10 та и обеспечения электрического контакта опорного диска с камерой. На верхней поверхности опорного диска с прослойкой изолятора 11 неподвижно расположен например приклеен,.тен зопреобразователь 12, выполнеиный, например, из проволоки в виде плоской фигуры. Материал проволоки обладает свойством изменять удельное сопротивление с изменением давления. 20 Этим свойством обладает, например, манганин,который широко применяется в датчиках, давления. В нижней части полости камеры размещен электро- ввод 13, выполненный из цельной металлической заготовки, имеющий вверхней части выступ 14, а в нижней хвостовик 1. Выступ 14 электроввода и его верхняя плоскость покрыты механически прочнымИ электроизолирую- ЗО шими слоями 16 и 17, например слюдой или бакелитом, и выступ 14 до упора запрессован в отверстие 9 опорного диска 8. Боковая поверхность и нижнее основание электроввода такжепокрыты электроизолирующими слоями18 и 19. Внутренний конец тензопреобразователя электрически соединенс выступом 14, а внешний - с опорным диском 8, например нрипаян.электроввод и камера соединены с ре Огистратором измеряемой силы.Устройство работает следующимобразом.При действии измеряемой силы Г на,поршень 4 в жидкости 7, заключенной 45в оболочке б эластичного элемента,возникает гидростатическое давление,которое через оболочку передаетсяна тензопреобразователь 12, Благодаря тому, что тензопреобразователь 5 Ожестко опирается на поверхность опорного диска, прочность его механической связи с этой поверхностью возрастает с увеличением давления, Поэтому под давлением узел тензопреобразователь - опорный диск превращается в единый жесткий комлекс и. тем самым обеспечивается его живучесть. Давление, оказываемое оболочкой на тензопреобразователь, практически эквивалентно гидростатическому, Поиэтому вредные тангенциальные напряжения на нем отсутствуют, что повышает точность измерения. Точность повы" шается также благодаря тому, что в устройстве устранено влияние температурных изменений силопередающего элемента (внутренних напряжений) на тензопреобразователь. Измеряемую силу Р определяют по изменению сопротивления тензопреобразователя при помощи регистратора.В устройстве силопередающий эластичный элемент всегда может быть выполнен с соблюдением условия и с(С, где Ь - толщина (высота) силопередающего элемента,- толщина стенки цилиндра. При соблюдении данного усло- . вия требования к прочности цилиндра сильно снижаются. Это обусловлено тем, что давление на его стенки действует лишь на малом участке ), который испытывает мошнчю поддержку со стороны соседних (не нагруженных) . частей, что повышает надежность устройства. Датчик силы, содержащий полый цилиндр с силовоспринимающим поршнем,силопередающий элемент и тенэопреобраэователь, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в виде герметичной эластичной оболочки,заполненной жидкостью.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 177661, кл. 6 01 Ь 1/18, 19 б 5.2. Патент США Р 3410135,кл, 73-141, опублик. 1977 (прототип)..:2 Составитель Техред С. Ми Панин нова: ектор О.Билак Е.Дичинская а ПП фПатент, г. Ужгородул. Проектная Фи каз 12364/51 Тираж ВНИИПИ Государ882твенногбретени35, Рауш Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 45