Многокомпонентный динамометр Советский патент 1983 года по МПК G01L1/22 G01L5/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении сил и моментов, действующих на модель в аэродинамических трубах.

Известен многокомпонентный динамометр, содержащий жесткое кольцо и центральный стержень, связанные упругими пластинами, крестообразно расположенными в поперечной плоскости, корпус и продольные упругие элементы соединяющие корпус с центральным стержнем, а также тензопреобразователи, размещенные на упругих элементах и пластинах { 1 3

Недостатком известного динамометра является невысокая точность вследствие существенного взаимного влияния измеряемых усилий.

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности многокомпонентный динамометр содержит центральный стержень и взаимно перпендикулярные продольные упругие элементы, закрепленные на корпусе через промежуточное жесткое кольцо, размещенное посередине этих элементов, которые соединены с центральным стержнем через упругие шарниры, крестообразно расположенные в двух поперечных сечениях, а также размещенные на упругих элементах и шарнирах тензопреобразователи 2 .

Однако в этой конструкции недостаточная жесткость в поперечных направлениях является причиной влияния продольных изгибающих моментов на показания канала продольной силы. По этой же причине динамометр обладает невысокой собственной частотой, что не позволяет применять его для измерения кратковременных нагрузок.

Цель изобретения - повышение точности измерения продольной силы, а также обеспечение измерений кратко- . временных нагрузок.

Поставленная цель достигается .тем, что в многокомпонентный динамометр, содержащий центральный стержень и закрепленные на корпусе продольные упругие элементы, соединенные своими консолями с центральным стержнем через упругие шарниры, крестообразно расположенные в поперечной плоскости а также размещенные на упругих элементах и шарнирах тензорезисторы, введены упругие пластины с тензорезисторами, дополнительно связывающие центральный стержень с консолями проОЛЬНЫХ упругих элементов и располоенные в поперечной плоскости, смещенной относительно плоскости упругих арниров.

На фиг.1 показан многокомпонентный инамометр, продольный разрез; на иг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З вид по стрелке Б на фиг.1.

Динамометр содержит центральный стержень 1, к которому прикладывается змеряемая нагрузка, корпус 2 и установленные на .нем продольные упругие элементы 3, выполненные в виде двух групп продольных плоских балок, плоскости которых ориентированы перпеникулярно друг другу. Обе группы баок соединены жестким кольцом k, одна группа имеет консольные балки с жесткими концами консолей 5, которые через упругие петлеобразные шарниры 6 соединены с центральным стержнем 1. Указанные упругие шарниры 6 крестообразно расположены вокруг центрального стержня 1, а их места крепления к стержню 1 и консолям 5 продольных упругих элементов лежат в одной поперечной- плоскости. Консоли 5 продоль ных элементов и центральный стержень 1 дополнительно связаны упругими пластинами 7, крестообразно располо- женными относительно центрального стержня и лежащими в поперечной плоскости , смещенной относительно, плоскости мест крепления упругих шapнJ/lpoв 6. На продольных упругих элементах 3, упругих шарнирах 6 и упругих пластинах 7 размещены тензорезисторы 8, включенные в плечи измерительных мостов.

Устройство работает следующим образом.

При приложении к центральному стержню 1 нагрузки продольная сила воспринимается упругими пластинами 7 и шарнирами 6. При этом тензорезисторы 8, размещённые на пластинах 7, включены в плечи измерительных мостов так, что измерительные мосты не реагируют.на деформацию пластин под действием продольной силы. Тензорезисторы, размещенные на упругих шарнирах, включены в плечи -измерительных мостов так, что измерительный мост реагирует только на продольную- силу, преобразуя ее в пропорциональный величине силы электрический сигнал. Продольные моменты воспринимаются также пластинами 7 и шарнирами 6. Однако в силу указанных особенностей соединения тензорезисторов эти моменты измеряют только схемы. 310 собранные из тензорезисторов, размещенных на пластинах 7. При этом измерительная схема, собранная из тензорезисторов на вертикальных пластинах, выдает сигнал, пропорциональный моменту, действующему в плоскости чертежа, а на горизонтальных пластинах сигнал, пропорциональный моменту, действующему в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа и проходящей через продольную ось динамометра. В силу повышенной жесткости к продоль ной силе и к продольным моментам продольных упругих элементов 3 тензоререзисторы, размещенные на элементах 3 эти нагрузки практически не воспринимают . Поперечные нагрузки воспринимаются соответствующими продольными элементами 3« При этом передняя группа бапок является нежесткой по отношению 184 поперечной силе, перпендикулярной к плоскости чертежа, и используется для измерения этой силы. Соответственно задняя группа балок используется для измерения поперечной силы, лежащей в плоскости чертежа. Тензорезисторы 8, размещенные на продольных элементах 3 включаются в плечи измерительных мостов, например, следующим образом: верхний правый и нижний левый - в одно плечо, а верхний левый и нижний правый - в другое. Для повышения чувствительности к измеряемым поперечным силам и снижения влияния неизмеряемых нагрузок продольные элементы 8 в месте расположения тензорезисторов выполнены с подрезами. Конструктивные особенности динамометра обеспечивают повышение точности измерения и жесткости.

(ри.г ВнЭб (риг.д