ДАТЧИК КОНТАКТНЫХ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК G01L1/22 

Описание патента на изобретение RU2025678C1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения нормальных напряжений (давления) в контакте шин и других движителей с различными опорными основаниями.

Известен датчик контактного давления, включающий жесткий корпус, в котором установлен элемент, воспринимающий давление, и связанный с ним силоизмерительный элемент [1].

Недостатком такой схемы является то, что при действии давления воспринимающий его элемент должен перемещаться относительно корпуса, деформируя силоизмерительный элемент. Возникающие при этом силы трения между корпусом и элементом, воспринимающим давление, снижают точность измерения.

Указанного недостатка лишен мембранный датчик, в котором элемент, воспринимающий давление, и силоизмерительный элемент объединены в один узел, представляющий собой упругую мембрану с наклеенным на нее тензорезистором, установленную в корпусе датчика [2].

По совокупности существенных признаков данная конструкция датчика может быть принята за прототип.

Недостатком обеих указанных схем является то, что датчики имеют деформативные характеристики, как правило, отличные от деформативных характеристик материала того объекта, в который они устанавливаются (протектор шины). Несоответствие деформаций датчика и материала протектора шины приводит к искажению величины нормальных напряжений, действующих на протектор в зоне установки датчика, и, следовательно, к ошибке измерения, которая может быть весьма существенной.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что датчик контактных нормальных напряжений, содержащий корпус и закрепленную в нем измерительную мембрану с тензорезистором, снабжен дополнительной мембраной и деформируемым элементом, соединенным с обращенными друг к другу поверхностями мембран.

На фиг.1 изображен датчик контактных нормальных напряжений; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Датчик содержит металлический корпус 1, в котором установлена измерительная мембрана 2 с тензорезистором 3. К измерительной мембране 2 приклеен деформируемый элемент 4 с дополнительной мембраной 5. Датчик установлен в протектор шины 6.

Датчик работает следующим образом. Нормальное контактное напряжение N на поверхности протектора 6 воспринимается дополнительной мембраной 5 и через деформируемый элемент 4 передается на измерительную мембрану 2, деформация которой преобразуется тензорезистором 3 в электрический сигнал. Контактное напряжение N будет восприниматься датчиком без искажения в том случае, если под действием этого напряжения датчик будет деформироваться так же, как материал протектора шины. Площадь поперечного сечения деформируемого элемента 4 (сечение А-А), при которой обеспечивается соответствие характеристик сжатия датчика и материала протектора, определяется из соотношения модулей деформации материала протектора и деталей датчика и размеров последних.

Условие совместности деформаций датчика и протектора выглядит следующим образом:
ε1= ε2; ε1= ; ε2= , (1) где ε1 - относительная деформация сжатия протектора;
N - нормальное напряжение на поверхности протектора;
Е1 - модуль деформации материала протектора;
ε2- относительная деформация сжатия датчика;
Δh - линейная деформация сжатия датчика;
h - высота датчика.

Если пренебречь деформацией металлических деталей датчика ввиду ее малой величины по отношению к деформации материала протектора (обычно резина), то линейная деформация датчика равна деформации элемента 4, которая вычисляется:
Δh = ·N· (2) где ho - высота элемента 4;
Ео - модуль деформации элемента 4;
- напряжение сжатия элемента 4;
S - площадь поперечного сечения датчика;
So - площадь поперечного сечения элемента 4.

Подставив значение Δh из уравнения (2) в уравнение (1), получим:
= , откуда
So= · ·S (3)
Таким образом, при известных высотах датчика h и деформируемого элемента ho, модулях деформации материала протектора Е1 и деформируемого элемента Ео, а также площади поперечного сечения датчика S по уравнению (3) можно определить площадь поперечного сечения деформируемого элемента So, при которой обеспечивается соответствие деформативных характеристик сжатия датчика и материала объекта, в который он устанавливается, что увеличивает точность измерения контактных нормальных напряжений.

Использование датчика контактных нормальных напряжений с увеличенной точностью измерения позволит более корректно оценивать давление на почву движителей сельскохозяйственной техники с тем, чтобы вырабатывать уточненные рекомендации по усовершенствованию существующих движителей и изменению режимов их работы с целью снижения отрицательного воздействия на почву и связанных с этим потерь сельскохозяйственной продукции.

Похожие патенты RU2025678C1

название год авторы номер документа
ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАКУУМА СМЫКАНИЯ СОСКОВОЙ РЕЗИНЫ ДОИЛЬНЫХ СТАКАНОВ 1993
  • Петухов Н.А.
  • Самушкин В.А.
RU2115305C1
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРНОЙ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 2009
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Васильева Светлана Александровна
  • Громков Николай Валентинович
RU2397460C1
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 2009
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Васильева Светлана Александровна
  • Громков Николай Валентинович
  • Тихонов Анатолий Иванович
RU2391640C1
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 1991
  • Ворожбитов А.И.
  • Назаров В.И.
  • Педоренко Н.П.
  • Потапов А.В.
RU2010194C1
ДАТЧИК ПОТОЧНОГО ВЛАГОМЕРА 1995
  • Секанов Ю.П.
  • Пугачев П.М.
  • Гойхман Г.М.
RU2102731C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАНО- И МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ И ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2009
  • Белозубов Евгений Михайлович
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Чернов Павел Сергеевич
RU2398195C1
ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ 1996
  • Зарувинский В.Г.
  • Коносов В.С.
  • Петров А.А.
  • Слюсарев О.В.
  • Кочарянц Г.С.
  • Орлеанский И.В.
  • Скопин В.М.
  • Ефремов В.А.
  • Каширин В.И.
RU2098785C1
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ 1994
  • Белозубов Е.М.
RU2082124C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ 2011
  • Васильев Валерий Анатольевич
  • Громков Николай Валентинович
  • Москалёв Сергей Александрович
RU2451270C1
ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ 2015
  • Мельник Сергей Сергеевич
  • Логинов Павел Михайлович
  • Соболев Михаил Дмитриевич
RU2618496C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 025 678 C1

Реферат патента 1994 года ДАТЧИК КОНТАКТНЫХ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Использование: в контакте шин и с различными опорными основаниями. Сущность: датчик, который устанавливают в протектор шины, содержит металлический корпус, в котором размещена измерительная мембрана с тензорезистором. К измерительной мембране прикреплен деформируемый элемент с дополнительной мембраной. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 025 678 C1

ДАТЧИК КОНТАКТНЫХ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий корпус и закрепленную в нем измерительную мембрану с тензорезистором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен дополнительной мембраной и деформируемым элементом, соединенным с обращенным одна к другой поверхностями мембран.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2025678C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Хабатьев Р.Ш
и др
Закономерности деформирования тракторных колес с пневматическими шинами
Кузнечная нефтяная печь с форсункой 1917
  • Антонов В.Е.
SU1987A1

RU 2 025 678 C1

Авторы

Русанов В.А.

Шубников А.Г.

Даты

1994-12-30Публикация

1991-03-04Подача