Устройство для измерения динамических нагрузок Поляковского Л.Ю. Советский патент 1986 года по МПК G01L5/16 

Изобретение относится к силоизмеритель- ной технике и может быть использовано для экспериментального определения динамических нагрузок от стационарных машин, в частности в текстильной промышленности для измерения динамических нагрузок от ткацких станков.

Целью изобретения является повышение точности измерения и увеличение чувстви- ельности.

На фиг.1 схематически изображено устройство для измерения динамических нагрузок, обилий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для измерения динамических нагрузок (силоизмеритель) содержит установленную вертикально на основании четырехгранную призму 1 с имеюш,имся в ее верхней части сквозным горизонтальным пазом 2. Верхняя часть призмы, отделяемая пазом 2, образует горизонтальную балку В с упруго-заделанными концами. В центре горизонтальной балки В имеется цилиндрическое отверстие 3, оканчивающееся конической частью, в которое помещен шарик 4. Через шарик 4 передается нагрузка от исследуемой машины на силоизмеритель. Центр масс шарика расположен посередине горизонтальной части балки В на пересечении ее горизонтальных осей. Тензодатчики 5 и 6, служающие для измерения вертикальной составляющей нагрузки, наклеены на верхнюю и нижнюю плоскости горизонтальной балки В. Тензодатчики 7 и 8, служащие для измерения горизонтальной (по направлению У) составляющей нагрузки, наклеены на противоположных гранях призмы, соединенных пазом по средней линии призмы у ее основания. Тензодатчики 9 и 10, служащие для измерения горизонтальной (по направлению X) составляющей нагрузки, наклеены на гранях призмы, перпендикулярных граням, несущим датчики 7 и 8.

Наклейка датчиков 9 и 10 произведена по средней линии их граней ближе к основанию призмы.

Датчики для измерения нагрузок одного направления 5 и 6, 7 и 8,9 и 10 включены в соседние плечи мостовой электрической схемы и присоединяются к электротензо- метрической усилительной и далее к регистрирующей аппаратуре.

Всего имеется три мостовых схемы (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Действующая со стороны исследуемой машины нагрузка передается через шарик 4 на силоизмеритель 1. Вертикальная составляющая нагрузки изгибает горизонтальную балку В, в результате чего активное сопротивление тензодатчиков 5 и 6 изменяется пропорционально этой составляющей и возникает сигнал от тензодатчиков 5 и 6, который усиливается и регистрируется соответствующей аппаратурой. Сопротивления

тензодатчиков 7-10 под действие.м вертикальной нагрузки изменяются незначительно, так как они подвергаются при этом деформации растяжения - сжатия много меньшей, чем деформация изгиба, которой они подвергаются при изменении основной для них, горизонтальной нагрузки. Кро.ме того, изменения сопротивления всех датчиков 7- 10 под действием вертикальной нагрузки одного знака и ввиду включения датчиков в соседние плечи мостов влияние их на выходной сигнал взаимно компенсируется. Поэтому выхо.аные сигналы от пар датчиков 7, 8 и 9,10 от вертикальной нагрузки не зависят.

Горизонтальные составляюн;ие нагрузки,

действующие по направлениям X и У, изгибают призму 1 целиком, каждая по соответствующему направлению. Сигнал от тензодатчиков 7 и 8 пропорционален нагрузке, действующей по направлению У, а сигнал от датчиков 9 и 10 пропорционален нагрузке, действующей по направлению X. Деформация датчиков 7 и 8 от силы X, а также датчиков 9 и 10 от силы У равна нулю, так как соответствующие датчики наклеены на противоположные грани призмы по

нейтральной оси в параллельной действию соответствующей силы плоскости.

Де()0рмация датчиков 5 и 6, измеряющих вертикальную нагрузку от горизонтальной силы У, действующей вдоль паза, равна и имеет одинаковый знак, что обусловлено

приложением силы У в центре шарика на нейтральной оси горизонтальной балки В и приклейкой датчиков 5 и 6 на одинаковом расстоянии от нейтральной оси. При включении датчиков 5 и 6 в соседние плечи мостовой схемы изменения сопротивления

датчиков компенсируют друг друга и горизонтальная сила У на выходной сигнал от датчиков 5 и 6 влияния не оказывает.

При воздействии горизонтальной силы X, действующей перпендикулярно пазу и приложенной также в центре шарика, изменения сопротивления датчиков 5 и б равны нулю, так как датчики наклеены симметрично от- посительно нейтральной оси балки В,параллельной пазу. В этом случае части датчика, лежащие выше и ниже нейтральной оси, имеют paBHtje по величине и различные по знаку деформации, суммарное изменение сопротивления датчика равно нулЮ и горизонтальная сила X на входной сигнал от датчиков 5 и 6 влияния не оказывает.

50

Формула изобретения

1. Устройство для измерения динамических нагрузок, содержаш,ее упругий элемент, установленный на основании, три груп- пы тензорезисторов и силопередающий элемент в виде шара, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и увеличения чувствительности, упругий элемент выполнен

в виде призмы с балкой, образованной сквозным пазом, расположенным симметрично продольной оси призмы и перпендикулярно этой оси и одной из ее граней, две группы тензорезисторов расположены на взаимно перпендикулярных гранях призмы между пазом и основанием на одинаковом расстоянии от оси шара, а третья группа - на противоположных сторона/, алки на одинаковом расстоянии от ее нейтральной

оси, причем шар установлен в балке так, что его центр находится на пересечении продольной оси призмы и нейтральной оси балки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что паз выполнен прямоугольным, высота паза составляет 0,5-2 высоты балки, ширина - 2,5-3 высоты балки, ширина призмы - 4-5 высоты балки, а диаметр шара не превышает высоты балки.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и позволяет повысить точность измерения динамических нагрузок и увеличить чувствительность устройства. Установленный на основании упругий элемент 1 выполнен в виде призмы с балкой, образованной симметричным ее продольной оси сквозным пазом 2. В центре горизонтальной балки выполнено отверстие 3 с конической частью, в которое помешен шар, через который передается нагрузка от исследуемого объекта на силоизмеритель. Две группы тензорезисторов 7,8 и 9,10 расположены на взаимно перпендикулярных гранях призмы между пазом и основанием на одинаковом расстоянии от оси шара. Третья группа тензорезисторов 5,6 размещена на противоположных сторонах балки, на одинаковом расстоянии от ее нейтральной оси. Паз может быть выполнен прямоугольным высотой 0,5-2 высоты балки, шириной 2,5- 3 высоты балки. I з.п.ф-лы, 2 ил. сл Гч5 СО со ГчЭ

cpus.2