Датчик измерительной балки

(5 01 6 19/04,6 01 3 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К Грузоприемное у рожных весов содерж балки в виде рельсов, ках каждой из которы ны соосно эакрепл кольцастензорезист строиство же ит две иэмери на вертикальн х по разные ены измери рами. Измер лезнодотельные ыхстене сторотельныетельное а яв- нзоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР, (71) Одесский политехнический институт (72) И,И.Буртковский, В.Н,Лингур, А,П.Марцинкевич, М.Г.Профирян. В,Г,Раздобаров, В.ф. Семен юк и Е.А.Пономаренко (56) Авторское свидетельство СССР М 1291827, кл. 6 01 0 19/04, 1984. (54) ДАТЧИК ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ (57) Использование: относится к весоизмерительной технике, Сущность изобретения: датчик измерительной балки содержит два Изобретение относится к весоизмерительной технике и позволяет повысить точность взвешивания или измерения силы при упрощении изготовления устройства. Особенно эффективно его применение для взвешивания движущихся объектов,Известен сдвиговый преобразователь силы, представляющий собой пару тензорезисторов, приклеенных к вертикальной стенке балки(рельса) под углами+ 45 к ее нейтральной оси,Две пары.тензорезисторов образуют измерительный участок, по границам которого с их помощью измеряются касательные напряжения как полуразность(с учетом знака) главных нормальных напряжений всоответствующих сечениях.Поскольку касательные напряжения пропорциональны поперечным силам, их сумма служит мерой приложенной к балке нагрузки,Недостатком известного устройств ляется необходимость прикрепления те закрепленных соосно и параллельно по разные стороны стенки силоизмерительной балки измерительных кольца с тензорезисторами, стяжной болт, связывающий оба измерительных кольца, две пары стоек и два нажимных кольца, концентричных измерительным, причем стойки попарно скреплены своими, концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами.4 ил. резисторов непосредственно к рельсу, Это создает значительные неудобства при монтажных, наладочных и ремонтных работах,Известны также вагонные весы, в которых тензорезисторы расположены под углом 450 к продольной оси балки в точках перехода эпюры изгибающего момента через "ноль", что усиливает некритичность весов к паразитным моментам. Вместе с тем уменьшается длина измерительного участка, а следовательно, и точность взвешивания. Это, наряду с необходимостью приклеивания тенэорезисторов, является недостатком данного устройства.В качестве прототипа принято грузо- приемное устройство железнодорожных весов, 17785475 10 15 20 25 30 35 50 55 кольцо содержит четыре выступа, которыми оно закреплено на балке с помощью винтов,Тенэореэисторы наклеены на внутренней поверхности измерительных колец под углами+45 к нейтральной линии балки. Как и в устройствах-аналогах, они скоммутированы в схему электрического моста, сигнал в измерительной диагонали которого служит мерой касательных напряжений в соответствующем поперечном сечении балки, а суммарный сигнал в измерительных диагоналях обеих пар колец - мерой прилокенной к балке силы.Для корректировки угловой ориентации измерительных колец с целью устранения зависимости суммарного сигнала от положения нагрузки на. измерительном участке в балке предусмотрены сквозные фигурные пазы на ее вертикальной стенке. Они нетехнологичны и являются недостатком прототипа.Другой его недостаток - статическая неопределимость опирания каждого измерительного кольца в четырех точках, вызывающая поперечные деформации при закреплении и, соответственно, искакение (потерю точности) результатов измерений.Целью изобретения является повышение точности измерения.Цель достигается тем, что датчик измерительной балки снабжен стяжным болтом, связывающим оба измерительных кольца, а также двумя парами стоек и двумя нажим- ными кольцами, концентричными измерительным, причем стойки попарно скреплены своими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и рас полокены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с накимными кольцами, причем измерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек относительно друг друга под прямым углом.Сущность изобретения поясняется схемой измерительной балки (фиг. 1) и общим видом датчика фиг, 2 - 4),На фиг, 1 представлена измерительная балка 1, прикрепленная к фундаменту по обе стороны весового пролета длиной Е,На вертикальной стенке балки 1 по ее нейтральной оси установлены датчики 2 и 3, ограничивающие измерительный участок длиной 1. Нагрузка Р, приложенная в его пределах, уравновешивается поперечными силами Оп и Оп, измеряемыми соответствующими датчиками,Датчик измерительной балки состоит из двух соосных измерительных колец, прижимаемых к ее стенке стяжным болтом 4 через сферические шайбы 5. Каждое измерительное кольцо 6 выполнено за одно целое снакимным кольцом 7 и парой параллельныхоси стоек 8 с силопередающим торцом 9,Торцовая поверхность нажимного кольца выполнена в виде внутреннего конуса, контактирующего со сферической шайбой,Каждая стойка в зоне своих силопередающих торцов 9 соединена упругим шарниром 10 с измерительным кольцом,Стойки расположены симметрично относительно оси измерительных колец и перпендикулярно их плоскостям, а вторые концы стоек жестко скреплены с нажимными кольцами, Измерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек относительно друг друга под прямь 1 м углом,Силопередающий торец (который, как показано на чертеке, в случае необходимости, может быть развит и превращен в пяту) контактирует с вертикальной стенкой балки и посредством трения передает ее деформацию измерительному кольцу,Для угловой фиксации датчика при затяжке стяжного болта каждое измерительное кольцо снабжено направляющим устройством, например, в виде винтов 11 между торцами которых и лысками 12 настяжном бол 1 е предусмотрен зазор.К измерительным кольцам приклеенытензорезисторы 13 - 16 и 17 - 20 соответственно, Они скоммутированы в схему дифференциального электрического моста. Датчик установлен на измерительной балке в полокении, при котором плоскости стоек обоих измерительных колец наклонены к нейтральной оси первоначально на углы-"45 .Датчик работает следующим образом. При приложении нагрузки Р к измерительному участку балки силопередающие (контактирующие с ней) торцы стоек одного измерительного кольца взаимно отдаляются, а другого - сближаются под действием сил трения Кр и Кс, передающих измерительным кольцам деформации растяжения и сжатия в соответствии с направлениями главных напряжений в балке. Изначально круговые измерительные кольца становятся эллипсообразными, растягивая тензорезисторы 13, 15, 17, 19 и сжимая тензорезисторы 14, .16, 18, 20. В измерительной диагонали электрического моста возникает сигнал, пропорциональный поперечной силе в сечении балки. Два датчика, установленные по концамизмерительного участка, вырабатывают суммарный сигнал, пропорциональный прилокенному усилию, 1778547Если при изменении положения нагрузки на измерительном участке изменяются результаты измерений, угловое положение датчиков подлежит корректировке путем их поворота относительно своих осей при ослабленном стяжном болте.В измененном положении датчика стяжной болт снова затягивают. Направляющие устройства позволяют исключить при этом случайный взаимный проворот измерительных колец.Положительный эффект предлагаемого датчика заключается в увеличении точности измерения усилия (взвешивания) вследствие обретения его механической системой статической определимости, а также в заметном упрощении изготовления измерительной балки благодаря упразднению криволинейных пазов на ее вертикальной стенке. Формула изобретенияДатчик измерительной балки, содержащий два закрепленных соосно по разныестороны ее стенки измерительных кольца с5 тензорезисторами,отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерения, он снабжен стяжным болтом, связывающим оба измерительных кольца, а такжедвумя парами стоек и двумя нажимными10 кольцами, концентричными измерительным, причем стойки попарно скрепленысвоими концами с измерительными кольцами посредством упругих шарниров и расположены симметрично относительно оси15 измерительных колец и перпендикулярноих плоскостям, а вторые концы стоек жесткоскреплены с нажимными кольцами, причемизмерительные кольца развернуты плоскостями своих стоек друг относительно друга20 под прямым углом,.Гагарина, 10 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго каз 4183 ВНИИП Тираж осударственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР