Тензорезисторный датчик силы Советский патент 1983 года по МПК G01L1/22 

2. Датчик- по п. 1, отличающий с я тем, что он снабжен упорной.крьшжой, размещенной в кор пусе с возможностью осевого перемещения и фиксации и. выполненной в виде стакана с цилиндрическим выступом и центральным отверстием,в котором расположен силовводящий элемент.

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для измерения знакопеременных усилий. Известны тензорезисторные датчики для измерения знакопеременных Vcилий, содержащие тензорезисторь, наклеенные на упругий элемент, корпус, мембрану, силовводящие элементы, соединенные как одно целое с упругим элементом 1 J. Однако эти датчики недостаточно чувствительны. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик, содержащий упругий элемент в форме кольцевой пластины с концентрическим ребром, на выступающих поверхностях которого намотаны по винтовой линии проволочные тензорезцртОры, и имеющий на внешнем контуре кольцевой борт, плоскость которого совпадает с нейтральной плоскостью элемента С. ; Однако известный датчик не позво ляет измерять знакопеременные нагрузки. I .- Цель изобретения - измерение зна копеременных усилий и повышение чувствительности датчика. Указанная цель достигается тем, что известный тензорезисторный датчик усилий, содержащий цилиндрический корпус с внутренним опорным выступом, упругий элемент в форме кольцевой пластины с двухсторонним концентрическим ребром, на котором намотаны проволочные тензорезисторы, силовводящий элемент, цилиндрическая оболочка которого выполнена как одно целое с упругим элементом, предохранительный упор, размещенный на дне корпуса, и мембрану, снабжен сопряженной с корпусом опорной крышкой- с размещенным на ней соосно с корпусом вторьом предохранительным упором, оснащенным внешним концентрическим опорным выступом, при этом упругий ёЛемент закреплен по внешнему и внутреннему краям соответственно между противоположно направленными выступами корпуса и второго упора, причем упругий элемент снабжен по внешнему и внутреннему краям двумя протйвоположно ориентированными бортами опорные плоскости которых совпада- , ют с нейтральной плоскостью упругого элемента и контактируют с выступами корпуса и второгоупора. Кроме того, датчик снабжен упорной крышкой, размещенной в корпусе с возможностью осевого перемещения и фиксации и выполненной в виде стакана с цилиндрическим выступом и центральным отверстием, в котором расположен силовводящий элемент . На чертеже изображен предлагаемый датчик, разрезанный осевой плоскостью, общий вид. Датчик содержит силовоспринимающие корпус 1 с концентрическим выступсм 2, опорная часть которого имеет трехгранное поперечное сечение, и опорную крышку 3 с размещенным на ней соосно с корпусом 1 предохранительным упорсм 4, имеющим внешний концентрический выступ 5 i с опорной частью, подобный выступу 2,но противоположно ему ориентированной. Упор 4 имеет форму ступенчатого цилиндрического -стакана и выполняется как одно целое с крышкой 3,которая размещается в корпусе 1 по посадке скольжения и закрепляется в нужном положении. Упругий элемент б имеет форму круглой кольцевой пластины с концентрическим реб ром 7, на выступающих поверхностях которого намотаны по винтовой линии пр(5врлочные тензорезисторы 8 (с минимальным натягом ) к 9 (с максимальным натягом )f образующие активные плечи электрического моста. По внешнему и внутреннему крайм упругий элемент 6 опирается на выступы 2 и 5 своими бортами 10 И 11, опорные плоскости которых совпадают с нейтральной (срединной) плоскостью элемента б и противоположно ориентированы одна к другой и соответствующим выступам. Фиксация элемента производится соответствуюiilHM перемещением крышки 3 с упором 4. Силовводящий элемент 12, именадий форму сплошного ступенчатого ци линдра с тонкостенной оболочкой 13 на конце, монолитно соединен оболочкой 13 с упругим элементом б в окрестности среднего диаметра элемен7 та б. При этом ребро 7 расположено

с внешней стороны оболочки 13 на периферийной части элемента б. На свободном конце силовводящего элемента 12 имеется резьба и сферический торец для присоединения- датчика к силопередающему устройству. Упорная крьлака 14 несет на себе цилиндрический выступ 15 по периметру ,отверстия в дне для свободного вывода конца силовводящего элемента 12 и крепится в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения резьбовое соединение для установки необходимого зазора между торцами цилиндрического выступа 15 и ступени силовводящего элемента 12. Мембрана 16, воспринимающая радиальные составляющие внешнего усилия, закреплена на выступающем конце элемента 12 и торце корпуса.1 Предохранение оболочки 13 и упругого элемента б от перегрузки осуществлятся путем ограничения осевых перемещений силовводящего элемента 12 зазорами между торцами упоров 4 и 15 и, соответственно, торцом ступени и дном силовводящего элемента 12, Кроме того на выступающей части боковой поверхности упора 4 намотаны компенсирующие тензорезисторы 17, концы которых через

j отверстия в упоре 4 и элементе 6 введены в полость корпуса 1.

Датчик работает следующим образом.

Внешнее усилие, сжимающее оболочку 13 силовводящего элемента 12,

передается через нее к упругому элементу б, опирающемуся в этом случае своим бортом 11 на выступ 5 предохранительного упора 4.

0

Упругий элемент 6 ассиметрично изгибается выпуклостью вверх, а его ребро 7 поворачивается. При этом деформация растяжения от натяга в проволоке тензорезистора 8 увеличивается, а в тензорезисторе 9

5 уменьшается. При изменении направления внешнего усилия на обратное упругий элемент б опирается своим бортом 10 на выступ 2 корпуса 1, но направление его изгиба и поворо0та ребра 7 «е изменяется, сохраняя характер деформирования тензорезисторов 8 и 9.

Использование предлагаемого датчика в системах, предназначенных

5 для измерения знакопеременных усилий, позволит упростить конструкцию силой змерительных систем за счет изъятия реверсивных устройств и повысить точность измерений..