Многокомпонентное силоизмерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17604 01 5 51 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СВИ ОРС Промежуточное основание 3 выполнено равным по наружномув диаметру опорномув основанию 4 и размещено по одну сторону от продольных и поперечных упругих элементов, а силоприемное 1 и опорное 4 основания - по другую, Поперечные упругие элементы выполнены в виде трубчатого корпуса 6, в котором размещены продольные упругие элементы 5 с поперечными упругими перемычками 7, образованными фигурными вырезами 8 в стенках и продольными жесткими балками 9 в промежутках между перемычками с выступами над торцевыми поверхностями перемычек различными по высоте. Выступы продольных жестких балок 9 меньшей высоты вьполнены с возможностью ее регулирования, Продольные упругие элементы 5 выполнены в виде восьмигранной балки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил,овател СР5/16, 1981СР/16, 1970ЛОИЗМЕ ойство сои проме жесткие единенные упругими Вдтел я ми. х упругих элементов, из-за о твия зао огра иты от продольных пере ничивает област тем,необходимо никает, наприме эксперименталь при формирован регрузки могут нальных значенЦелью изоб ние точности из влияния перегр элементов,Эта цель до компонентном с стве, содержаще промежуточное кие основания, и ные продольным енения, Вместе сд щиты часто возтических задачах динамики, когда а нагружения пе 3-5 раз от номи С)СЛ1 вляется повыше- счет исключения еречных упругих ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство ССМ 1015318, кл. 6 01 1 1/22, б 01 1.Авторское свидетельство ССМ 344313, кл. 0 01 М 9/00, 8 01 1 5(54) МНОГОКОМПОНЕНТНОЕ СИРИТЕЛ НОЕ УСТРОЙСТВО(57) Сущность изобретения: устрдержит соосные силоприемное 1жуточное 3 и кольцевое опорноеоснования, последовательно сопродольными 5 и поперечнымиэлементами с тензопреобразо Предложение относится к области измерительной техники, в частности к многокомпонентным силоизмерительным устройствам, основанным на измерении деформаций упругих элементов,Известны многокомпонентные силоизмерительные устройства, содержащие соосные силоприемное и промежуточное и кольцевое опорное жесткие основания, последовательно соединенные посредством продольных и поперечных (крестообразно расположенных) упругих элементов, несущих тензопреобразователи.Общим недостатком известных устройств (в том числе и устройства-прототипа) является сравнительно невысокая точность измерения продольной компоненты силы, вследствие конструктивных особенностей поперечных, крестообразно ориентировань его прим сть такой з р, в прак ной аэро ии режим достигать ий, ретения я мерений за узок поп стигается тем, что в многоилоизмерительном устройм соосные силоприемное и и кольцевое опорное жестоследовательно соединен и и поперечными упругимиэлементами с размещенными на них тен- выступов - ограничителей деформации эти зопреобразователями, промежувточное ос- выступы выполнены регулируемой высоты нование выполнено равным по внешнему (например, засчет использования регулиродиаметру опорному основанию и размеще- вочных винтов 10). Продольный упругий элено по одну сторону от поперечных и про мент 5 выполнен в виде балки (в частности, дольных упругих элементов, а восьмигранной балки), и размещен в полосилоприемное и кольцевое опорное основа- сти трубчатого корпуса 6 поперечного упруние - по другую, поперечные упругие эле- гого элемента. На поперечных упругих менты выполнены в виде корпусатрубчатой перемычках 7 и гранях балки продольного формы с поперечными упругими перемыч упругого элемента 5 размещены тензопреками и продольными жесткими балками в образователи йь электрически соединен- промежутках между упомянутыми пере- ные в мостовые схемы выделения мычками, при этом продольные жесткие компонентсилы: Х - продольной, У - верти- балки выполнены с выступами над торцевы- кальной, 2 - боковой и моментов: Мх - круми поверхностями перемычек по высоте, а 15 тящего, Му и М - изгибающих (в продольные упругие элементы размещены соответствии с указанной на фиг. 1 систев корпусе трубчатой формы, При этом высту- мой координат).пы продольных жестких балок меньшей вы- Работа силоизмерительного устройства соты выполнены регулируемой высоты, а осуществляется следующим образом, продольные упругие элементы - в виде 20 При приложении к силовводящему освосьмигранной балки, нованию 1 пространственно ориентированСущество предложения поясняется ной нагрузки происходит деформация фиг, 1-9, на которых представлен общий вид продольного и поперечного упругих элеменустройства(фиг, 1), его виды и сечения(фиг. тов, при этом продольная сила Х вызывает 2 и 3) и элкектрические схемы соединения 25 растяжение продольного и изгиб поперечтензопреобразователей (фиг. 4-9). ного упругих элементов. В силу особенноМногокомпонентное силоизмеритель- стей расположения и схемы соединения ное устройство содержит жесткие соосные, тензопреобразователей В на силу Х реагиориентированные по продольной оси, си- рует только мостовая схемапоказаная на лоприемное основание 1 (вьсполненное, на фиг. 4, в измерительной диагонали которой пример, в виде проушины со сферическим формируется сигнал, пропорциональный шарниром 2 для соединения с контролируе- этой силе,мым объектом), промежуточное основание 3 Соответственно, на поперечные силы У и кольцевое опорное основание 4 (посред- и Е реагируют мостовые схемы (фиг. 5 и 6), ством которого силоизмерительное устрой формирующие пропорциональные величиство прикрепляется к базе), которые .нам этих нагрузок электрические сигналы. последовательно через упругие элементы - Воздействие изгибающих моментов М и М продольный 5 и поперечный - соединены . вызывает преимущественную реакцию мосдругсдругом, Поперечныйупругий элементтовых схем (фиг, 8 и 9), при этом осевая выполнен в виде трубчатого корпуса 6 с 40 симметрия поперечного упругого элемента, поперечными упругими, перемычками 7, принцип интегрирования, осуществленный образованными фигурными вырезами 8 в в его электрической схеме, а также близость его стенках и продольными жесткими бал- его центра жесткости к точке приложения ками 9 в промежутках между перемычками, нагрузки (т.е, относительная малость вели- выступающими над их торцевыми поверх чины изгибающих моментов) обеспечивают ностями и различающимися по высоте для . высокую защищенность (т.е. избиратель- поочередного (с каждой стороны корпуса) ность) поперечного элемента от воздейстсоединения одним концом балки с проме- вия других компонент нагрузки. Крутящий жуточным 3 или опорным 4 основанием или момент Мх вызывает скручивание балки для взаимодействия другим концом балки с 50 продольного упругого элемента, на каса- промежуточным или опорным основанием тельные напряжения от которого реагирует при максимально допустимой величине мостоваясхема(фиг,7), выдаваяэлектричепродольной силы Х. Таким образом, высту- ский сигнал, пропорциональный величине пающая над плоскостью упругих перемычек Мх. В случае снабжения силоприемного ос часть продольных балок 9 имеет высоту й 55 нования сферическим шарниром (2), момен- в случае соединения с промежуточным или ты Мх, Му и Мт через этот шарнир не опорным основанием или высоту й Л-(где Ь- - передаются (в пределах углов поворота, допродольнаядеформацияпоперечногоупру- пускаемых шарниром). В этом случае устгогоэлемента при допустимом значении си- ройство реагирует на компоненты Х, У, 7 лы Х), Для более точной подгонки высоты при известной, фиксированной на оси шар 1760405нира точке приложения нагрузки, В этом случае отпадает потребность в тензопреобразователях й 21 - 824, а балка 5 может быть сделана прямоугольного сечения,При перегрузках по продольной оси(т.е, 5 величинах силы Х, превышающих допустимые значения), изгиб поперечных упругих перемычек 7 сверхув допустимой величины Л-ограничивают выступы, выполненные с высотой и - Л-, а регулировка этой высоты и 10 - Л- может быть осуществлена винтами 10.Конструктивные особенности предложенного технического решения обеспечивают ему ряд полезных свойств, по сравнению с базовым обьектом-прототи пом 12):повышенную точность измерений (главным образом, за счет высокой избирательности поперечного упругого элемента для измерения продольной силы Х в силу пол ной реализации принципов симметрии и интегрирования, а также путем приближения места приложения сил, т.е, силовводящего основания, к центру жесткости поперечного упругого элемента, который находится в 25 средней части этого элемента);расширенную область применения за счет исключения влияния перегрузок поперечных элементов: что также позволяет. повысить точность измерений при выборе 30 средств измерений, точно соответствующего номинальному уровню нагрузок. В качестве примера можно привести возможность использования разработанного устройства в качестве аэродинамических весов при ис пытаниях парашютных систем в баллистических трассах (при этом в момент разгона снаряда продольные перегрузки могут значительно превосходить уровень номинальных значений продольной силы Х); в 40 качестве другого примера можно указать на возможность использования разработанного устройства при измерениях динамики подъема груза на крюке грузоподьемного механизма.Формула изобретения 1. Многокомпонентное силоизмерительное устройство, содержащее соосные силоприемное и промежуточное и кольцевое опорное жесткие основания, последовательно соединенные продольными и поперечными упругими элементами с размещенными на них тензопреобразователями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения влияния перегрузок поперечных упругих элементов, промежуточное основание выполнено равным по наружномув диаметру опорному основанию и размещено по одну сторону от продольных и поперечных упругих элементов, а силоприемное и кольцевое опорное основания - по другую, поперечные упругие элементы выполнены в виде корпуса трубчатой формы с поперечными упругими перемычками и продольными жесткими балками в промежутках между упомянутыми перемычками, при этом продольные жесткие балки выполнены с выступами над торцевыми поверхностями перемычек различными по высоте, а продольные упругие элементы размещены в корпусе трубчатой формы,2, Устройство по п.1, отл ича ю щеес я тем, что выступы продольных жестких балок меньшей высоты выполнены с возможностью ее регулирования.З,Устройство по п,1,отл ича ю щеес я тем, что продольные упругие элементы выполнены в виде восьмигранной балки.1760405 6 Ьг Составитель В.ЛагутинТехред М.Моргентал орректор М.Андрушен ко ак Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 3181 Тираж Подписное ВХИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКХТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5