Силоизмеритель

(5 ЕТЕН верстия устройс асположенные на кон в цил и закр нный ител но отн омати и я а ю выше упругие(54) (57магнито с удлинтиями,под углразмеще СИЛОИЗ ровод в иными и ИЕРИТЕЛЬ, виде пол раллельнь ыми в его зующей, о тержнях м содержащий го цилиндращи отверсыполнен да и дине винт нках к мотки,жду от -ные на ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕВТОРСНОМУ СВИД(71) Киевский институт авнм, ХХЧ съезда КПСС(56) 1. Патент ЧССР Ф 122кл. 42 К 7/05, 1975.2. Гуманюк И.Н. Магнитдатчики в автоматике. Кие1978, с. 157-158 (прототи и, основание, защемляющи силовоспринимающий рычаг,на цилиндре симметричьно его концов, о т л ис я тем, что, с целью очности измерений, внего введены упоры, контактирующие с торцами цилиндра и закрепленные на защемляющих устройствах с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра, на концах которого выполнены пазы, а на защемляющих устройствах выполнены выступы, при этом одно из защемляющих устройств состоитиз неподвижного цилиндрического гнез поворотной втулки с рычагом, соенным с основанием регулировочным11573Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано в системах автоматического измерения массы и усилий.Известно силоизмерительное устрой-ство, в котором в качестве чувствительного элемента использован полый цилиндр, изготовленный из ферромагнитного материала. Один торец цилиндра жестко заФиксирован на не подвижном основании, а к другому прикреплен радиально расположенный рычаг, к концу которого прилагают измеряемое усилие, На цилиндре расположены две группы обмоток, Витки одной из них расположены по образующим и охватывают стенку цилиндра, эта обмотка является намагничивающей, Витки второй охватывают весь цилиндр и лежат в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра. С этой обмотки сни,мают выходной сигнал 1 .Недостатками данного устройства являются относительно высокий уровень выходного сигнала при равенстве 2 нулю измеряемого усилия, малое приращение сигнала, большая погрешность нелинейности и температурная по-: грешность, т.е. оно обеспечивает низкую точность измерения усилий,30Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является торсионный датчик усилия, содержащий полый цилиндр, в стенках которо. - го выполнены удлиненные отверстия,о расположенные под углом 45 к образующей цилиндра, параллельно друг другу и равномерно вдоль образующей. На стержнях, лежащих между отверстиями, размещены обмотки. Концы цилиндра заФиксированы жестко на неподвижном основании защемляюи 1 ими устройствами, Силовоспринимающий рычаг закреплен посередине цилиндра, симметрично относительно его концов.Обмотки, расположенные по обе стороны от силовоспринимающего рычага, соединены последовательно в две группы, а выходные сигналы обеих групп - между собой встречно.50При отсутствии измеряемого усилия,т.епри равенстве нулю крутящегомомента, напряжения на выходе двухгрупп обмоток близки по величинеи при их встречном включении суммар- Бный выходной сигнал близок нулю. Призначениях момента, отличных от нуля,стержни, на которых расположены обмотки, испытывают напряжения, причемпо одну сторону от рычага это будутнапряжения сжатия, а по другую -растяжения. При этом суммарный выходной сигнал возрастает по мереувеличения приложенного к рычагуусилия 2Однако известное устройство имеетнизкую точность измерения усилий,обусловленную большой погрешностьюнелинейности, достигающей значенийпорядка 5-67 и даже более,Цель изобретения - повышение точности измерения усилий.Поставленная цель достигаетсятем, что в силоиэмеритель, содержащий магнитопровод в виде полого цилиндра с удлиненными параллельнымиотверстиями, выполненными в его стенках под углом к образующей, обмотки,размещенные на стержнях между отверстиями, основание, эащемляющие устройства, расположенные на концах цилиндра и силовоспринимающий рычаг,закрепленный на цилиндре симметрично относительно его концов, введеныупоры, контактирующие с торцами цилиндра и закрепленные на эащемляющихустройствах с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра, на концахкоторого выполнены пазы, а на защеиляющих устройствах выполнены выступы,при этом одно из эащемляющих устройствсостоит иэ неподвижного цилиндрического гнезда и поворотной втулки срычагом, соединенным с основаниемоегулировочньм винтом. Выполнение на концах цилиндра по образующим пазов, в которые входят выступы,защемляющих устройств, и выполнение одного из защемляющих устройств в виде неподвижного цилиндрического .гнезда и входящей в него поворотной втулки позволяет создать в цилиндрическом преобразователе крутящий момент при отсутствии измеряемого усилия (Р=О). Соединение рычага поворотной втулки с основанием посредством регулировочного винта, направленного перпен- . дикулярно радиусу цилиндра, позволяет плавно изменять величину воздействующего на цилиндр крутящего момента путем завинчивания или вывинчивания винта, а также Фиксировать защемляющее устройство при нуж-. ном значении крутящего момента. Этим обеспечивается возможность получениямагнитопровода, некоторым различием в числе витков обмоток левой и правой части или различием в фактическом поведении ферромагнетика при упругих напряжениях, больших и меньших величины напряжения, обусловленной моментом предварительного нагружения.Для устранения остаточной нелинейности торцы цилиндра прилегают к35 упорам, соединенным с защемляющими устройствами резьбой, соосной с цилиндром, Это позволяет, завинчивая один из упоров (например, левый) и вывинчивая другой (правый), изменять длину частей цилиндра, расположенных справа и слева от силовоспринимающего рычага. При этом крутящий момент, воздействующий на более короткую часть магнитопровода, будет несколько больше,а на более длинную - меньше, Угол закручивания цилиндра в месте креппения рычага один и тот же для правой и левой части, поскольку они:представляют единое целое. 50 55 Таким образом, выполнение в защемляющих устройствах упоров, соединенных с защемляющими устройствами резьбой, соосной с цилиндром, позволяет плавно регулировать соотношение длин правой и левой частей цилиндра путем. завинчивания и вывинчивания упоров и за счет этого нролинейной выходной характеристикипо следующей причине,Созданный .посредством регулировочного винта крутящий моМент имеетзнак, соответствующий сжатию стержней (промежутков между окнами) цилинд.рического магнитопровоца, причемпри. равенстве нулю измеряемого усилия этот момент имеет по обе стороныот силовоспринимающего рычага одно 10и то же значение, которому соответствуют усилия предварительного сжатиястержней.При воздействии измеряемого усилия Р на силовоспринимаюший рычаг 15появляется дополнительный крутящиймомент, который по одну сторону отрычага имеет тот же знак, что и момент предварительного нагружения,а по другую - противоположный. 20В некоторых случаях и при наличии предварительного крутящего момента коэффициенты относительнойнелинейности могут оказаться несколько отличными по величине. Это может 25быть вызвано неточностью изготовления изводить компенсацию остаточной нелинейности выходной характеристики преобразователяНа фиг, 1 показана конструкция предлагаемого устройства, общий виц,( а - аксонометрическое изображение, Б - сечение по продольной оси); на фиг. 2 - схемы соединения обмоток ( а - дифференциально-трансформаторный вариант, Б - дифференциальноцроссельный вариант).Устройство представляет собой магнитоупругий преобразователь 1, изготовленный в виде полого цилинд,ра, в стенках которого профрезерованы удлиненные окна 2, расположенные yод углом 45 к образующей и равномерно вдоль нее. Промежутки между окнами образуют стержни 3, на которые уложены обмотки 4. На концах цилиндра выполнены продольные, пазы 5. Концы цилиндра 1 входят в защемляющие устройства 6 и 7, причем выступы 8 защемляющих устройств входят в пазы цилиндра.Защемляющее устройство 7 представляет собой неподвижное цилиндрическое гнездо 9, в которое входит поворотная втулка 10 с рычагом 11. ;Оба защемляющих устройства закреплены на общем основании 12. Рычаг 11 поворотной .втулки 10 соединен с основанием 12 регулировочным вин-, том 13.В защемляющие устройства б и 7 входят на резьбе упоры 14, соосные с цилиндром преобразователя 1, завинчиваемые до соприкосновения с торцами цилиндра.Точно посередине цилиндра крепится силовоспрннимающий рычаг 15 посредством шипов 16, входящих в отверстия 17 цилиндра.Устройство работает следующим образом.Посредством завинчивания регу" лировочного винта 13 создается момент предварительного нагружения который вызывает в стержнях 3 усилия предварительного нагружения Р, оди" .наковые во всех стержнях располоВ:женных справа и слева от силовоспринимающего рычага 15. Упоры 14 в защемляющих устройствах 6 и 7 при этом находятся в таком положении, что длины правой и левой части цилиндра от силовоспринимающего рычага для аащемляющего устройства равны.Величина усилия предварительногосжатия стержней принимается равнойили на 20 - ЗОЖ превышающей усилие,соответствующее тому, котороевызывается номинальным измеряемымусилием. Приложение к силовоспринимающемурычагу 15 измеряемого усилия Р вызывает увеличение крутящего моментана одной половине цилиндра, например правой, и уменьшение на другой,Соответственно изменяются и усилия,воздействующие на стержни 3 - справаони увеличиваются, а слева уменьшаются, однако во всем диапазонеизмеряемых усилий сохраняют одини тот же знак, соответствующий сжатию стержней. Поскольку сигналы,снимаемые с обмоток 4, левой и правой,части магнитопровода взаимно вычитаются, суммарный сигнал оказывается пропорциональным измеряемомуусилию. При этом нелинейности сигналов обеих половин магнитопровода 25взаимно компенсируются,Если нелинейность выходной характеристики, получаемая при этом, еще не достаточно мала, изменяют длины правой и левой части магнитопровода. Например, если нелинейность характеристики левой группы обмоток оказывается меньше, чем правой группы, упор 14 левого защемляющего устройства б вывинчивают, а правого 7 завинчивают, При этом левая часть магнитопровода становится короче, а правая длинее. После проверки линейности выходной характеристики путем нагружения устройства усилием и получения наилучшего результата положение упоров в защемляющих устройствах и регулировочного винта окон-. чательно фиксируется.Предложенный силоизмеритель обладает более высокой точностью по сравнению с известными,. достигаемой за счет уменьшения погрешности нелинейности преобразователя и сохранения минимального значения аддитивной составляющей температурной погрешности.1157372 г Составитель Н. ВовчукРедактор Аг. Шандор Техред Т,Дубинчак орректор Е. Сирохиав 29/39 Тираа 897 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, 3-35, Раущская наб., Подписно аказ де 4 иал ППП ф ент", г, Уагород, ул ектная