Преобразователь силы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (П) 1 Ь 1 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ зонат углового рычагенный за однотом, о т л и ч ниров выпол с упругим и й с яел а эл ния точности й стабильнос а упругий П-обр о ыш лью о нн учшения вр набжен пла уте кой, виде азног элемент выполнен отобок пла т тям конт то, хар ктевой(54) (57) 1. ПРЕО держащий упругий в виде консольно с ней при помощи РАЗОВАТЕЛЬ СИЛЫ, соэлемент, выполненныибалки и связанногососредоточенных шар олненыобразно ЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 23, 12.86, Бюл, У 47Ц 1) Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средствизмерения масс(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 150273, кл. С 01 Ь 1/10, 1962.2. Авторское свидетельство СССР У 506220, кл. С 01 Ь 1/10, 29,12.72. профиля, в горизонтальной ч рого расположен резонатор, вых частях - шарниры, при э ка прикреплена к боковым ча сольной балки.2. Преобразователь по п. л и ч а ю щ и й с я тем, ч лью повышения динамических ристик, консольная балка и рычаг упругого элемента вып скосами в боковых частях ПИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения усилий в различныхвесовых устройствах,Известны преобразователи силы счастотным выходом, содержащие упру"гий элемент, выполненный в виде консольной балки и упругой перемычкикоторые соединены с основанием, жест"ко прикрепленным к фундаменту 1 .Однако этот преобразователь характеризуется большой чувствительностьюк влиянию присоединенных внешнихсистем, в результате чего меняетсяего градуировочная характеристика иуменьшается точность. Кроме того,конструкция этого преобразователядостаточно сложна,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является преобразователь силы, содержащий упругийэлемент, выполненный в виде консольной балки и связанного с ней при помощи сосредоточенных шарниров углового рычага, резонатор, выполненный за одно целое с упругим элементом 2 .Однако при действии измеряемого усилия в местах контакта упругого элемента с ножевыми опорами возникают значительные нормальные и каса" тельные напряжения, которые при длительном воздействии усилия и при его циклических измененияхприводят к смя" тию,поверхности кольцевой канавки упругого элемента, при этом увеличчвается площадь контакта между упру" гим элементом и ножевыми опорами, и известный преобразователь становится чувствительным к влиянию внешних присоединенных систем, которые могут искажать его градуировочную характе" ристику. Все, это снижает точность преобразователя и приводит к уменьше нию межповерочного срока. Известно, что чувствительностьизвестного преобразователя зависитАот отношения -- где А - расстояниеВ 9от оси сосредоточенньгх шарниров до силоприемной части до линии действия измеряемой силы Р), а Б - рассто якие от оси шарниров до места заделки резонатора с угловым рычагом. Окно, выполненное в консольной балке под резонатором в известном преобразователе, не может быть существенно уменьшено по высоте, поскольку его размеры определяются главным образом конструктивными размерами кронштейна с электромагнитами, поэтому уменьшить размер Б и тем самым увеличить чувствительность известногопреобразователя и расширить диапазонизмерения усилий в сторону меньшихнагрузок при сохранении его габаритов и массы не представляется возмож ныл.увеличение чувствительности преобразователя возможно лишь за счетувеличения расстояния А, что приводитк увеличению габаритных размеров имассы известного преобразователя.К недостаткам известной конструкции следует также отнести значительную удельную металлоемкость (т.е.отношение массы к номинальному усилию) упругого элемента, выполненно. - 20 го в виде сплошного цилиндра. Этоприводит к излишнему расходу материала, из которого выполнен упругийэлемент, а также ухудшает работу преобразователя в условиях вибраций иударов, поскольку при этом на среднее значение усилия, которое необходимо измерить, накладываются колебания углового рычага, амплитуда которых прямо пропорциональная массе уг,лового рычага, Зти наложения приводятк появлению дополнительной погрешности усреднения, величина которойтем больше, чем больше масса углового рычага, что снижает точность преобразователя и ухудшает его динами;ческие характеристики.Кроме того, конструкция упругогоэлемента известного преобразователясравнительно сложна и недостаточно Ю технологична. Цель изобретения - повьш 1 ение точности за счет улучшения временной стабильности и повышения динамических характеристик.Цель достигается тем, что преобразователь силы, содержащий упругий элемент, выполненный в виде консольной балки и связанного с ней при помощи сосредоточенных шарниров углового рычага, резонатор, выполненный за одно целое с упругим элементом, снабжен планкой, а упругий элемент выполнен в виде П-образного профиля, в горизонтальной части которого расположен резонатор, а в боковых частях - шарниры, при этом планка,прикреплена к боковым частям консольной балки, Консольная балка и угловой ры 1278629чаг упругого элемента могут быть выполнены со скосами в боковых частях П-образного профиля.На Фиг. 1 изображен преобразователь, общий вид; на Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - упругий элемент.Устройство содержит упругий элемент 1, выполненный в виде П-образного профиля, резонатор 2, систему 3 10 возбуждения, консольную балку 4 и угловой рычаг 5. При помощи сосредоточенных шарниров 6 соединены между собой консольная балка 4 и угловой рычаг 5, а боковые части консольной . 15 балки 4 в свою очередь связаны между собой планкбй 7.Резонатор 2 выполнен в горизонтальной части П-образного профиля за одно целое с упругим элементом 1 и пред ставляет собой призматический стержень, обладающий собственной изгибной жесткостью. Один конец резонатора связан с угловым рычагом 5, другой - с консольной балкой 4. Механические напряжения в резонаторе при отсутствии внешней нагрузки (Р=О) близки к нулю.Расстояние от оси шарниров 6 до силоприемной части преобразователя, 30 выполненной в виде тонкой стальной ленты 8, определяет размер А большого плеча рычага 5, а размер малого плеча Б определяется расстоянием от оси шаниров 6 до места заделки резонатора 2 с угловым рычагом 5.Система 3 возбуждения преобразователя состоит из электромагнитов 9 и 10, установленных в кронштейнах 40 11, которые в свою очередь закреплены на горизонтальной части П-образно го профиля с двух ее сторон, и усилителя 12 возбуждения. Система 3 возбуждения служит для преобразования . 45 механических колебаний резонатора 2 в электрические колебания.Для улучшения работы преобразователя в условиях механических вибраций и ударов и повышения его динами ческих свойств в боковых частях углового рычага 5 могут быть выполнены скосы (фиг, 3), уменьшающие его массу и увелччивающие резонансную частоту упругой системы, Скосы служат для 5 у ,контроля сборки системы 3 возбуждения.Планка 7, которая может быть выполнена из различного материала, например стали, установлена на торцахбоковых частей консольной балки 4при помощи сварки или механическим путем, Она связывает боковые части консольной балки и служит для крепления преобразователя в корпусе или на месте его установки.Преобразователь силы с частотным выходом работает следующим образом.При воздействии измеряемого усилия Р на силоприемную часть 8 в резонаторе 2 возникают продольные напряжения растяжения, зависящие от отАношения -- которые изменяют егоВпоперечную жесткость, а следовательно, и частоту его поперечных (изгибных) колебаний, Система 3 возбуждения обеспечивает актоколебательный режим работы резонатора 2, Изменение частоты колебаний резонатора 2 несет информацию о величине измеряемого усилия Р,Выполнение упругого элемента в виде П-образного профиля и введение планки, связывающей боковые части консольной балки, делает преобразователь нечувствительным к влиянию присоединения его к различным внешним системам, что позволяет повысить временную стабильность градуировочной характеристики и увеличить межповерочный срок, т.е, в конечном счете повысить точность преобразователя.Расположение шарниров в боковых частях П-образного профиля позволяет сравнительно просто повысить чувствительность преобразователя путем изменения расстояния Б от резонатора в месте его заделки с угловым рычагом до оси сосредоточенных шарниров, т.е. позволяет создать ряд преобразователей силы наменьшие нагрузки,унифицированные по своим геометрическим размерам.Кроме того, выполнение упругого элемента в виде П-образного профиля резко сокращает удельную металлоемкость преобразователя силы, улучшает его работу в условиях механических вибраций и ударов и повышает его динамические характеристики.Применение П-образного профиля одинаковой толщины позволяет использовать листовой или полосовой материал, что упрощает процесс изготовления упругого элемента, применяя для этого простые и высокопроизводи1218629 Составитель А.СеверинТехред Л.Олейник Корректор А. 11 льин Редактор И,Дербак Заказ 6822/36 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул, Проектная, 4 тельные операции (вырубка заготовки с последующей гибкой). Зто приводит к уменьшению расхода материала упругого элемента.Испытания предлагаемого преобразователя силы с частотным выходом показали, что в них отсутствует отрицательный эффект влияния присоединенной массы при их закреплении, а основная погрешность ие превосходит 0,04 7, от номинального значения,