Устройство для измерения усилий

(7) Заявит 4) УСТРОЙСТВО ЗМЕРЕНИЯ УСИЛИИ Изобретение отрительной технике ится к с может б илоизметь исента крух сил, напользовано длячения осевыхпример при исловиях сложно измерения мом тангенциальнь ыта х материалов в усяженного состоян и Известно устройство для измерения момента кручения и осевой сжимающей силы, содержащее пару тензоэлементов, скрепленных с одной стороны и связанных с силоприемной головкой другой стороной, и тензорезисторы, включенные в цепи мостовой схемы 13 .Однако данное устройство имеет низкую точность иэ-эа взаимного влияния сил, и ограниченный диапазон измерения иэ-за напряжений в тензоэлементах, вызываемых также взаимным влияниемю сил.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тензо метрический датчик силы для измерения осевой сжимающей силы и тангенциаль 2ных сил, содержащий пару тензоэлементов, скрепленный одной стороной и связанных с силоприемной головкой другой стороной, и тензорезисторы, включенныев цепи мостовой схемы 23, 5 Однако известный датчик имеет низкую точность из-за трения при относительных смешениях тензоэлементов, температурных влияний на сопротивлениетензорезисторов, кроме того, датчик не 10 позволяет измерять силы растяжения имомент кручения, а диапазон его измерения ограничен высокими контактныминапряжениями в соединениях тензоэлементов с силоприемной головкой. т 5 Целью изобретения является повышение точности эа счет уменьшения трениямежду конструктивными элементамипри измерении компонентов усилий.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для измерения усилий,/содержащее два коаксиальных упругихэлемента с тензореэисторами, соединенных одними концами между собойлоприемной головки 5 в параллельныхплоскостях слоями перпендикулярнооси устройства, а восемь многослойныхрезинометаллических элементов 7 установлены взаимно перпендикулярно попарно слоями параллельной оси устройствамежду шлицевыми выступами внутреннего упругого элемента 2 и шлицевымипазами силоприемной головки 5 фиг. 2),1 ф причем многослойные резинометаллические элементы 7 установлены на равных расстояниях от многослойных резинометаллических элементов 6 (фиг. 1,расстояния е -о), Замыкание силовойцепи: силоприемная голбвка 5 - упругий элемент 1 осуществляется наружныы кольцевым выступом 8 силоприемной головки 5 и фланцем 9 наружногоупругого элемента 1,Упругие элементы 1 и 2 снабженытензорезисторами 10-13, включеннымив цепи мостовой схемы, с учетом знакадеформации от измеряемых сил, внецентренности приложения сил и температурд 5 ной компенсации тензорезисторов (фиг.3-7). На упругий элемент 1 для измерения осевых сил по его средней части (фиг, 1) наклеены восемьтензорезисторов: четыре наклеены параллельнооси элемента, а другие - перпендикулярно его оси, Два тензорезистора йиюс продольной деформацией включены водно плечо, а дв.а других йи Р 4 - вдругое плечо моста, два диаметрально/35противоположных тензорезистора, йспоперечной деформацией включены в одно смежное плечо моста а два других -Р, й 4 в другое плечо моста, смежноес продольными тензорезисторами (фиг, 3и 4), На упругий элемент 2 в его средней части (фиг. 1) наклеены восемьтензорезисторов взаимно перпендикулярно попарно и под углом 45 к его осидля измерения момента кручения (фиг.5-7). Эти тензорезисторы соединены45по схеме полного моста, причем двадиаметрально противоположных тензорезистора й 1 и й с одним знаком деформации включены в одно плечо моста,а два других, с тем же знаком деформа 5 чции; Й и Й 5 включены в противополож1ное плечо моста, два диаметрально противоположных тензорезистора Р и й сдругим знаком деформации включены водно влажное плечо моста, а два другихЯ 4 и Я 4 - в другое смежное плечо мос 5, та. Кроме того, на упругий, элемент 2у его основания (фиг. 1) для измерениятангенциальных сил наклеены четыре 3 ,97990 фланцем, а другими концами связанных с силоприемной головкой, введены, многослойные резинометаллические элементв, наружный упругий элемент выполнен с внутренним кольцевым выступом, силоприемная головка - с наружным коль цевым выступом, и шлицевыми пазами а на внутреннем упругом элементе выполнены шлицевые выступы, причем между внутренним кольцевым выступом и фланцем наружного упругого элемента и наружным кольцевым выступом силэприемной головки установлены два коль. цевых многослойных резинометалличес ких элемента, параллельными слоями, а восемь плоских многослойных резинометаллических элементов установлены попарно слоями между шлицевыми выступами внутреннего упругого элемента и шлицевыми пазами силоприемной головки.Такое соединение упругих элементов с силоприемной головкой позволяет увеличить контактное давление между силовоспринимаюшими поверхностями упругих элементов и силоприемной головки, обеспечить кинематическую развязку сил, кроме того тензорезисторы включены в мостовую схему с учетом знака деформации от измеряемых сил, внецентренности их приложении и температурной компенсации сопротивления тензорезисторов.На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - схема соединения тензорезисторов, наклеенных на упругий элемент осевых сил; на фиг. 4 -.раз-.вертка упругого элемента осевых сил;на фиг. 5 - схема соединения тензорезисторов для измерения момента кручения; на фиг. 6 - схема соедигвния тензорезисторов для измерения тангенциальных сил; на фиг. 7. - развертка упругого элемента момента кручения и тангенциальных сил.Динамометр содержит коаксиальную в виде, полых цилиндров пару упругих элементов осевой силы 1 и момента кручения и тангенциальных сил 2, скрепленных одной стороной фланцами 3 и 4, а другой стороной связанных с силоприемной головкой 5 через многосюй- ные, резинометалличесиие элементы 6 и 7, два кольцевых многослойных резинокеталличесих элемента 6 установлены между внутренним кольцевым выступом и фланцем наружного упругого элемента 1 й наружным кольцевым выступом си5 9799 тенэорезистора фиг, 6-7), причем главные оси генэорезисгоров параллельны оси упругого элемента 2 и находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях и диаметрально противоположные тензоре- й зисторы Р, й, й+ , Р включены в смежные плечи моста соответственно.При приложении к силоприемной головке 5 момента кручения осевой и тангенцнальных сил, она пвредаег их через мно-э гослойные резинометалличвские элементы 6 и 7 на упругие элементы 1 и 2, Транзисторы 10-13 передают информацию о силах на блок регистрации (не показан).Осевая сила не действует на упругий И элемент 2 так как она скомпенсирована резиновыми слоями параллельными ей многослойных реэинометаллических элементов 7, Момент кручения и тангенциальная сила не действует на упругий ЗЕ элемент 1 осевой силы, гак как они скомпенсированы резиновыми слоями параллельно действующим силам многослойных резинометаллических элементов 6, Внецентренность приложения сил с одной 2 стороны компенсируется многослойными резинометаллическими элементами 6 и 7, а с другой стороны - схемой наклейки и соединения тензореэисгоров в полный мост. Взаимная развязка сил позволяет ЗО повысить точность измерения сил. Диапазон измерения сил увеличен, гак как элементы 1 и 2 кинематически развязаны от взаимного влияния сил многослойными реэинометаллическими элементами 6 и 7 э которые к тому же выдерживают более высокие удельные нагрузки, чем шариковые.С помощью предлагаемого устройства, можно измерять тяговые характеристики авиационных двигателей усилия, при производстве и эксплуатации газовых и гидравлических турбин, судовых силовых установок, при бурении скважин, Кроме того с помощью устройства можно оценивать также КПД двигателей внутреннего сгорания, производить контроль центровки 05загрузки самолета, г.е. испольэовать в условиях, где есть необходимость в од. новременном измерении момента круче, ния, осевых и гангенциальных сид.формула изобретенияУстройство для измерения усилий,содержащее два коаксиальных упругихэлемента, с тензорезисгорами, соединенных одними концами между собой, адругими концами, связанных с силоприемной головкой, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения трения междуконструктивными элементами при измерении компонентов усилий, в него введены многослойные резинометаллические элементы, наружный упругий элементвыполнен с внутренним кольцевым выступом, силоприемная головка - с наружным кольцевым выступом, и шлицевыми пазами, а на внутреннем упругомэлементе выполнены шлицевые выступыпричем между внутренним кольцевымвыступом и фданцем наружного упругогоэлемента и наружным кольцевым выступом силоприемной головки установленыдва кольцевых многослойных резиномегаллических элемента параллельными слоями, а восемь плоских многослойныхрезинометадлическнх элементов ус тановлены попарно слоями между шлицевымивыступами внутреннего упругого элемента и шлицевыми пазами силопривмнойголовкй.Источники информациипринятыв во внимание при экспертизе1 Калинников А. Е. Приспособлениедля одновременного измерения осевойсиды и крутящего момента в трубчатомобразце. - Заводская лаборатория",1969, Я 11,2. Авторское свидегедьсгво СССРЪ 375500, кл. Ь 03. 1. 1/22 1971979905 Составитель В, КурбатоИванова Техред С.Мигунова Корректор М оши едак Подписно СССР/29 Тираж 887 ВНИИПИ Государс твенного по делам изобретений 113035, Москва, Ж 35, Раз 93 комитета открытий ушская наб., д, 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,