Механотронный преобразователь

Сфвз Советских Сфциалнстических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ нц 821967(22) Заявлено 220679 (21) 2783291/18-10 с присоединением заявки Йо -(23) Приоритет Государетвеницй коиитет СССР по девам изобретений н открытийОпубликовано 150431 бюллетень И 9 14 РЗ) УАК 531.781: , з 531.71(088.8) Дата опубликования описания 15,0431(54) МЕХАНОТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,илоиэмек преобичин в Иэобретение относится к с рительной технике, а именно разователям механических вел электрические.Известен механотронный преобразователь, содержащий неподвижные электроды, жестко соединенные с вакуумированным баллоном и подвижные электроды, укрепленные на внутренней час-. ти управляющего стержня, который сое динен с упругим элементом, являющимся частью баллона 11Недостатком такого преобразователя, является то, что он не позволяет по-, высить точность измерений быстроизме няющихся процессов.Известен также механотронный преобразователь перемещений, содержащий неподвижный электрод, жестко соединенный с вакуумированным баллоном, 20 подвижный электрод укрепленный на внутренней части управляющего стерня, который средней частью жестко соединен с мембраной, герметично соединенной с вакуумированным баллоном 21. л ж Недостатком этого механотронного преобразователя является ограниченность диапазона измеряемых усилий. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых усилий.Цель достигается тем, что в механотронном преобразователе часть управляющего стержня, размещенная вне бал,лона, помещена внутрь введенной впреобразователь жесткой цилиндрической трубки, торец которой схреп енс поверхностью мембраны.О Причем трубка расположенаили коаксиально стержню, или ось трубки смещена относительно продольной осистержня в радиальном направлении.Трубка выполнена в виде двух час тей, соединенных между собой с возможностью .измерения общей длины.На чертеже представлен механотронный преобразователь.На фиг. 1 изображен механотронный преобразователь, выполненный с коаксиальным расположением трубки относительно стержня механотрона, на фиг. 2 и 3 -. схемы, поясняющие принцип действия преобразователя; на фиг. 4 механотронный преобразователь с осью трубки, смещенной относительно продольной оси стержня; на фиг. 5 - механотронный преобразователь с трубкой выполненной в виде двух частей, сое"диненных между собой с возможностью изменения общей длины.Механотронный преобразователь(фиг. 1) осодержит неподвижный подогревный. катод 1, подогреватель 2, два .подвижных анода 3, укрепленных при помощи керамических изоляторов 4, пистона 5 и держатель 6 на внутреннем конце стержня 7, который впаян в центр мембраны 8. Последняя посредством фланца 9 гарметично соединяется с вакуумированным баллоном 10.Узел катод-подогреватель в баллоне укреплен при помощи слюдяных изоляторов 11. Все электроды механотрона электрически соединены с выводами цициколя 12, причем соединение подвиж ных анодов с выводами цоколя осуществляется эластичными контактными пружинками 13. Механотрон снабжен стандартным распыляемым газопоглотителем 14. Кинематическая система ме О ханотронного преобразователя, образованная круглой, закрепленнойпо краю мембраной 8 и. стержнем 7, снабжена жесткой трубкой 15, расположенной коаксиально относительно внешней части стержня, причем один из.концов трубки 15 припаян к поверхности мембраны.Измеряемая сила Г прикладывается к концу внешней части стержня механотрона. Под действием силы Г мембрана механотрона подвергается так называемому асимметричному изгибу (фиг. 2). При этом чувствительность кинематической системы типа мембрана- стержень определяется по Формуле д, 34 Ь Ь (1-Хс ) Е Зм м- ,ид ф+,р 40: где - перемещение конца штыря механотрона, возникающее поддействием силы Г;расстояние от точки приложения силы Г до мембраны, обычно равное длине стержня механотрона,постоянный коэффициент, учитывающий действие атмосферного давления на мембрану Е; 5 р,й - модуль упругости и коэффициент Пуассона материала мембраны;О - диаметр мембраны,д - диаметр стержня.55Основание стержня, соединенное смембраной, выполняет роль жесткогоцентра. При этом из анализа формулы(1) следует, что величина чувствительности б сильно зависит от диаметра стержня (т.е. от диаметра жесткогоцентра).Зависимость Вр от диаметра жестко.го центра используется в предлагаемом механотронном преобразователеусилий следующим образом. Пока углы отклонения стержня от нейтрали Х(фиг, 2) меньше предельного значенияугла З прв соответствующего положению й, то величина чувствительностиданной кинематической системы 6определяется диаметром жесткого центра, равного диаметру д стержняиимеет максимальный уровень. В положении й наступает контакт стержня механотрона с трубкой 15 (фиг. 2) в точке М, лежащей на линии хх. (Линии ххи уу на Фиг. 2 соответствуют образующим внутренней цилиндрической поверхности трубки 15). При дальнейшем отклонении стержня (8 врв ) уровеньчувствительности б резко снижается,так как роль жесткого центра мембраны начинает выполнять основание трубки 15, соединенное с поверхностьюмембраны и имеющее диаметр О (фиг, 3)больший диаметр стержня д. Через Ф(на Фиг. 2) обозначен изгиб поверхности мембраны при отклонении стержня в положение 0, а на Фиг. 3в положение йОбласть углов отклонения стержняв пределахОпред,в которой чувствительность б имеет максимальныйуровень, зависит от величины зазораЬ (фиг. 1) между стержнем механотрона и трубкой 15, а также от длинытрубки. Очевидно, чем больше величина зазора Ь и чем короче, трубка 15,тем больше Впред.На фиг. 4 изображен конструктивный вариант механотронного преобразователя, в котором трубка 15 смещена относительно стержня механотронатаким образом, что зазор межДу нимив одном из направлений отклонениястержня в 2 раза больше, чем в другом. При этом очевидно при перемещении стержня по стрелке Г предельныйугол Очеред будет вдвое превышать значение Цдррд, соответствующее перемещению стержня по стрелке Г,На фиг. 5 представлена конструкциямеханотронного преобразователя, трубка которого состоит из двух частей,одна из которых (15) припаяна к по"верхности мембраны, а вторая (16)крепится на первой части посредствомрезьбового соединения. При иавинчивании верхней части 16 трубки на еенижнюю часть 15 общая длина трубкиуменьшается, а область предельных углов отклонения (Оаред ) расширяется.Механотронный преобразователь попредлагаемому изобретению обладаеткомпактностью, универсальностью, простотой конструкции и удобством в эксплуатации.Формула изобретения1, Механотронный преобразователь,содержащий неподвижный электрод,жестко соединенный с вакуумирован821967 72 ным баллоном, подвижный электрод, укренленный на внутренней части управляющего стержня, который средней частью жестко соединен с мембраной, герметично соединенной с вакуумированным баллоном, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых усилий, часть управляющего стержня, размещенная вне баллона, помещена внутрь введенной в преобразователь жесткой цилиндрической трубки, торец кото- О рой скреплен с поверхностью мембраны.2. Преобразователь по.п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что трубка расположена коаксиально стержню 15 3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ось трубки смещена относительно продольной оси стержня в радиальном направлении.4. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что трубка выполнена в виде двух частей, соединенных между собой с возможностью изменения общей длины. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 235433, кл. Н 01,У 21/08, 11,07.66. 2. Авторское свидетельство СССР 9 620803, кл. 0 01 В 7/00, 25.06.76.ак пис ППП н оектная,ПИ Го о делМос дарственноизобретеа, Ж, Р 907го комитет ий и откры аушская на