Тензометрический датчик силы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 763910 А 1)5 6 01 3 1/2 О Е ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США М 3736769,кл. 73 - 141, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 1606881, кл. 6 011/22, 1988. 54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК СИЛЫ 57) Сущность изобретения: датчик содержит соосные цилиндрические силоприемИзобретение относится к области силоизмерительной техники, в частности к устройству тензометрических датчиков силы, используемых, например, для весоизмерений в различных областях техники.Известен тензометрический датчик силы 1, содержащий корпус с цилиндрическими соосными силоприемным и силовыводящим основаниями, измерительным элементом в виде сочлененных упругих параллелограммов, продольные жесткие стойки которых поочередно соединены с силоприемным и силовыводящим основаниями, и размещенные на упругих элементах параллелограммов тензопреобразователи, при этом упругие элементы образованы ориентированными по хордам и равномерно расположенными по цилиндрической поверхности измерительного элемента вырезами, в которых размещены тензопреобразователи, воспринимающие сдвиговые деформации при воздействии на датчик продольной силы. ное и силовыводящее основание, которые размещены в полости цилиндрического измерительного элемента, Измерительный элемент выполнен в виде сочленных в кольцо жесткими продольными стойками упругих параллелограммов, упругие перемычки которых образованы радиально ориентированными парами соединенных между собой отверстий, образующих на перемычках поперечные цилиндрические подрезы. Основания соединены со стойками жесткими радиальными перемычками, выступающими . над торцевыми поверхностями измерительного элемента на заданную высоту. 5 ил. Недостатком этого датчика является ограниченность области применения из-за сравнительно низкой чувствительности и габаритов (высоты), вследствие последовательного расположения оснований и измерительного элемента, используемого типа деформации и расположения тензопреобразователей, Кроме того, данная конструкция не обеспечивает удобства монтажа тензопреобразователей. Принятый за прототип известный тензометрический датчик силы 2 содержит кор- пуС С СОосньгйи" Цилййдрйческйми илоприемным и силовыводящим основаними, соединенными жесткими перемычками и цилиндрическим йзмерйтельным элеменом, упругие параллелограммы которого соленены продольйымйстойками, а на пругих перемычках спбйеречными цйлин- дрическими подрезамиразмещенытензбпеобразователи. При этом силоприемное и иловыводящее основания размещены с од5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ной стороны измерительного элемента, атензопреобразователи - с другой.Это техническое решение обеспечиваетбольшую компактность конструкции, чем11, однако в значительном числе случаевнеобходимы датчики силы минимально возможной высоты (что способствует существенному улучшению эксплуатационныхсвойств, расширению диапазона использования и улучшению метрологических характеристик за счет снижения влиянияизгибающих моментов от поперечных сил),Целью предложения является расширение эксплуатационных возможностей засчет уменьшения высоты датчика и повышения точности.Эта цель достигается тем, что в тензометрическом датчике силы, содержащемкорпус с соосными цилиндрическими силоприемным и силовыводящим основаниями, соединенными жесткими перемычкамии цилиндрическим измерительным элементом, упругие параллелограммы которого сочленены жесткими продольными стойками,а на упругих перемычках с поперечнымицилиндрическими подрезами размещенытензопреобразователи, в измерительномэлементе выполнена полость, в которойразмещены силоприемное и силовыводящее основания, а жесткие перемычки выполнены радиальными и выступающиминад торцевыми поверхностями измерительного элемента на заданную высоту.Существо предложения поясняется нафиг; 1 - 5. На фиг. 1 показан вид датчикасбоку, а на фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3представлено сечение Б - Б на фиг. 1, а нафиг. 4 - сечение Г - Г фиг. 2. На фиг. 5 показана схема соединения тензопреобразователей,Тензометрический датчик силы содержит корпус с соосными цилиндрическимисилоприемным 1 и силовыводящим 2 основаниями и охватывающий эти основания цилиндрический измерительный элемент 3,выполненный в виде последовательносочлененных в кольцо своими жесткимипродольными стойками 4 упругих параллелограммов, упругие перемычки 5 которыхобразованы радиально ориентированнымипарами соединенных между собой отверстий, создающих на перемычках поперечные цилиндрические подрезы 6. Основания1, 2 последовательно соединены со стойками 4 измерительного элемента посредствомжестких радиальных перемычек 7, частичновыступающих над торцевыми поверхностями измерительного элемента 3 на высоту,. превышающую его продольную деформацию при максимальной продольной нагрузке. Напротив подрезов 6 на торцевой поверхности измерительного элемента 3 или на обеих его торцевых поверхностях) закреплены тензопреобразователи йь соединенные в мостовую измерительную схему в соответствии с фиг. 5, На стойках 4 установлены регулируемые упоры - ограничители продольных деформаций 8.При приложении к силоприемному основанию 1 продольной (вдоль вертикальнойоси) нагрузки происходит плоско-параллельное перемещение стоек 4, связанных с основанием.1, относительно стоек 4, связанных с основанием 2, и изгибная (преимущественно в области подрезов 6)деформация упругих перемычек параллелограммов с соответствующим сжатием- растяжением тензопреобразователей Яь В результате в измерительной диагонали моста появляется электрический сигнал, пропорциональный величине приложенной нагрузки. С помощью регулируемых упоров 8 можно ограничить величину воспринимаемой силы (относительное продольное смещение оснований 1 и 2). Выполнение радиальных перемычек 7 выступающими над торцами измерительного элемента 3 предохраняет тензопреобразователи В; от разрушения и позволяет реализовывать измерение требуемой величины нагрузки.Конструктивные особенности предложенного технического решения обеспечивают следующие его преимущества:- значительное уменьшение высоты (и, соответственно, металлоемкости) корпуса, что создает удобства в эксплуатации, например, при использовании для взвешивания автомобилей (при установке датчика под каждым колесом) отпадает необходимость в средствах обеспечения наезда колесом; опытные разработки в этом направлении позволили обеспечить высоту корпуса датчика с грузоподъемностью 1 т менее 20 мм;- улучшение метрологических характеристик; при меньшей высоте датчика изгибающие его корпус моменты при эксцентриситете силы уменьшаются, соответственно уменьшается погрешность измерений,Формула изобретения Тензометрический датчик силы, содержащий корпус с соосными цилиндрическими силоприемным и силовыводящим основаниями, соединенными жесткими перемычками, и цилиндрическим измерительным элементом, упругие параллелограммы которого сочленены жесткими продольными стойками, а на упругих перемычках с поперечными цилиндрическими подрезами размещены тензопреобразователи, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет уменьшения высоты датчика и повышения точности, в измерительном элементе выполнена полость, в которой размещены силоприемное и силовыводящее основания, жесткие перемычки выполнены радиальными и выступающими над торцевыми поверхностями измерительного элемента на задан ную высоту.1763910 Г-Г Составитель В.Лагутедактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор А.Бучо каз 3451 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1