Устройство для измерения усилий Советский патент 1983 года по МПК G01L1/22 

Изобреачгнне отосктся к измерительной тех1П1Ке и может быть использовано, Б частности; .для измерения дшшмтгеских и cTaTKCTiwecKHX усилий при испы талиях машин и механизмов. Иавестшзю устройства для измерения усилий, coflepi-Kauwe упругий элемент в виде пластины, на боковых cTopoiiax которой размещены тензорезисТоры, ГОУЮЮТ значительную погрешность измерения Й101амических усилий вследствие низкой поперечной жесткости упругого элемента Способствующей воэник-Новению поперечны Колебаний в процессе измерения Cl 1 . Наиболее йпизким к изобретению по техн гческой сртдностц и достигаемому результату явл гется устройство, содер- жш«ее .упругий элемент, эыиолнен.шл.й в Виде двух ларал.ле,11ьно рг1С.положе1ШЬЕс пластин, ощ1а пара ко1щов ко1хэрых лсест lio соедг1нена между собой, а другая арикреплена к взаимно ПОДВЮШЕЫМ куюнштейнам, и тензорезисторы, 5заз.меще;нные на боковых ст-оронах упругого элемента 2 Недостатки известного устройства зшслючаются в сложности его констр;7кци низкой ryвcтвитeльнocти и большой жест кости. Целью изобретения является повьлле}ш чувствительности устройства, Указанная цель достигается т-ем , что в уст1Х)йстве для измерения усилий, содержащем элемент с тензорезис торами, упругий элемент имеет в по.пе-речном сечении Н-образный профиль и Изогнут по дуге в плоскости, нерпенди1 лярной к его параллельльш пластинам, поперечная пластина перфорировшш, л:р 1чем радиус кривизны упругого элемента выбран таким, что отношение стрелы начального прогиба к общей длине устройства находится в пределах 0,01-0,1, На фиг. 1 дано устройство, вид сбоку, на фиг. 2 - сечение на фиг. 1, Устройство для измерения усилий содержит упругий элемент 1, ВЬШОШЮЗПЕЫ в виде двух параллельных изогнутых ло дуге пластин 2 и 3, соединенных: между собой сте1жой 4, снабже шой перфора;циоН ными отверстиями 5, На концах зшругого элемента 1 закреплены бобышки 6 и а на его боковых сторо1шх - тензорезисторы 8 и 9, вютючаемые в нояумостовую или мостовую схему. Пластины 2 к 3 упругого элемента 1, ооедянезшые стенкой 4, образуют в поперечном сечешш П-образный профиль элемента. При продольном наг ружент1 датчика перемещение измеряемой точки воспринимается бобышкой 6, через которую воздействует на .изогнутые по дуге пласТШ1Ы 2 и 3 упругого элемента 1, опирающегося бобышкой 7 на неподвижное основание измерительного устройства. Перемещение бобышки 6 сопровождается увеличением кривизны пластан 2 и 3, причем на поверхности пластины 2 возникают напря}кения сжатия, а на поверхности пластины 3 - напряжения растяжения, которые воспринимаются тензорезисторами 8 и 9 соответственно и передаются на вход измерительного устройства. Продольная стешса 4 нрепятствует сближению пластин 2 и 3 между собой, что устраняет искажения линейности харшстеристики датчика. Вместе с sTitM стешса 4 повьЕиает поперечную жесткость упругого элемента 1. Влияние сте1жи 4 на напряжения в пластинах 2 и 3 от продольного изгиба сведено до минимума наличием перфорационных отверстий 5 без заметного снижения поперечной жесткости упругого элемента 1. Вьшолнение упругого элемента Н-об- разного профиля в поперечном сечении обеспечивает получение максимальных напряжений растялсения и сжатия в местах расположения тензорезисторов 8 и 9 ка поверхностях пластин.2 и 3. При увел гаении 11шриз1Ы стенки 4 возрастает разность напряжений, что способствует повьпдению чувствительности устройства. Выбор радиуса кривизны по дуге пластин упругого элемента определяется отношением стрелы исходного прогиба (ti ) к общей длине устройства (а), т. е. jyвcтвитeльн9cть датчика зависит от отношения ti /а . Исследования показали, что л 1нейность характеристики датчика обеспечивается при отнощениях ti/cf в пределах 0,01-0,1. отношениях 1-|/ог 0,01 возрастает жесткость датчшсаСтак как его ось приближается к прямой) и чувствительность, однако резко нарушается линейность характеристики и отмечается нестабильность выходного сигнала. При отношениях fi/04 0,1 значительно сн)-шаются жесткость и чувствительность датчика, что приводит к снижению точности измерения устройством.

- 8Фиг.Е

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ-. НИЯ УСИЛИЙ, содержащее упругий элемент с тензореэисторами, отличающ е е с я тем,что, с целью повьпнення чувствительности, упругий элемент имеет в полеречном сечении Н-образный профиль и изогнут по дуге в плоскости, перпендикулярной к его параллельным пластинам, поперечная пластш-ia нерфортфована, причем радиус кривизны упругого элемента выбран таким, что отношение стрелы йачального прогиба к,о&цей длине устройства находится в пределах 0,01-О,1. СО о 05 О)