Изобретение относится к силоизме- рительной технике и предназначено для измерений сил, в том числе и знакопеременных.
Цель изобретения - повышение точности.
На чертеже представлен датчик.
Упругий элемент датчика, будучи выполненным заодно целое, телом вращения, включает в себя силовоспри- нимающую часть 1, силовводящую цилиндрическую собственно оболочку 2,внутреннюю кольцевую полку 3, собственно кольцо 4, наружную кольцевую полку 5, опорную цилиндрическую оболочку с фланцем 6, поднезисторные высту- пы 7 и 8. Тензорезисторы 9 и 10 размещены на цилиндрических поверхностях поднезисторных выступов.
К корпусу 11 упругий элемент крепится жестко и от внешней среды его рабочая зона герметизируется мембраной 1 2.
Датчик работает следующим образом.
При измерении сжимающих усилий, кольцо нагружается активным осевым усилием, распределенным по диаметру d, и реактивным осевым усилием,распределенным по диаметру d. Кольцо 4 изгибается что обуславливает поворот левой части меридионального сечения по часовой стрелке, а правой - наоборот. При этом тензорёзисторы 9, размещенные на поднезисторном выступе 7, испытывают деформацию сжатия, а тензореэисторы 10, размещенные на 1подрезисторном выступе 8, - деформа- .цию растяжения, что позволяет реали0ССГ
СО
Ј
зовать схему моста с четырьмя активными тензорезисторами.
При измерении растягивающего усилия все знаки перемещений и деформаций меняются. Коэффициент передачи датчика с таким упругим элементом, с достаточной для практических целей точностью, можно определить по зависимости
К F
V . F,
- измеряемое усилия;
- д -К-S(d6 - d2)l.hTJ/RT-;
где К1 - константа; S - коэффициент тензочувствительности материала тен- зорезисторов; пт:и RTJ - соответственно расстояние от срединной плоскости кольца до j-ro тенэорезистора и радиус цилиндрической поверхности под j-м тензорезистором; Ск - коэффициент жесткости изгибаемого кольца.
Для минимизации нелинейности необходимо, чтобы
V(gO const
(3)
а для обеспечения идентичности характеристик при изменении знака измеряемого усилия необходимо,чтобы
.V(+cO - V(-tf), (4)
где ОС oi(F) - угол поворота меридионального сечения изгибаемого кольца, включающего условно-составные части 3,4,5,6 и 8.
Ввиду малости угла (X , параметры в числителе зависимости (2) мож- но принять независимыми от об .
При этом условия (3) и (5) будут выполняться, если
С„(+бО СК(-К) const.
(5)
и V г (л/ к
Коэффициент жесткости кольца определяется зависимостью
Е
RK
1А
(6)
где Е - модуль Юнга материала упругого элемента; RK радиус центра
16313194
тяже, и меридионального сечения кольца; Ix - осевой момент инерции меридионального сечения кольца.
Так как изгиб кольца практически
не изменяет RK, то геометрическая нелинейность прямо пропорциональна изменению момента инерции меридионального сечения ввиду его поворота на угол об . Известно, что значение осевого момента инерции сечения, повернутого на угол ф6 определяется зависимостью I
5
0
5
0
5
0
5
0
I2.2
1 cos Oi + ly sin 0Ј,
Iv I
из которой следует, что при при любом значении будет I Ј 1, , что и требуется для выполнения условия (5).
Так как смещение поднезисторного выступа на соответствующем торце кольца в противоположную сторону смещению кольцевой полки от центра тяжести сечения способствует выравниванию значений 1 и Iu, т.е. этот путь к обеспечению условия (5) является наиболее эффективным.
Предлагаемый датчик обеспечивает уменьшение нелинейности и повышение идентичности его характеристик при измерении сил противоположной направленности.
Формула изобретения Тензорезисторный датчик силы, содержащий корпус, соединенный с упругим элементом, выполненным в виде кольца заодно целое с внутренней и наружной кольцевыми полками и цилиндрическими опорной и силовводящей оболочками, причем на торцовых поверхностях кольца выполнены подрезистор- ные выступы с размещенными на них тензореэисторами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, моменты инерции кольца в его меридиональном сечении относительно центральных осей, одна из которых параллельна линии действия измеряемой силы, равны, при этом подре- зисторные выступы расположены по разные стороны от этой же оси.
/ 2795 / I / /
3 Ч В Ю
б 11
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ДАТЧИК СИЛЫ | 1992 |
|
RU2069326C1 |
Тензорезисторный датчик силы | 1986 |
|
SU1383116A2 |
Датчик силы | 1990 |
|
SU1723468A1 |
Тензорезисторный датчик силы | 1982 |
|
SU1027546A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ГРУЗОВ НА КРАНАХ | 1992 |
|
RU2069320C1 |
Тензорезисторный датчик силы | 1984 |
|
SU1185129A1 |
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК РАСТЯЖЕНИЯ | 1991 |
|
RU2017095C1 |
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ | 2013 |
|
RU2533536C1 |
ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ | 1985 |
|
SU1306293A1 |
Тензорезисторный датчик силы | 1989 |
|
SU1684605A1 |
Изобретение относится к силоиз- мерительной технике и предназначено для измерений сил, в том числе и знакопеременных. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения нелинейности и повышения идентичности характеристик при измерении знакопеременных сил. Цель достигает- ,ся тем, что несущее изгибаемое кольцо упругого элемента выполнено с меридиональным сечением, обладающим равенством моментов инерции относительно центральных осей X и Y, при этом подрезисторные выступы расположены по разные стороны от центра тяжести сечения кольца. 1 ил. I (Л
Силоизмеритель | 1979 |
|
SU821969A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Тензорезисторный датчик силы | 1986 |
|
SU1352256A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
. |
Авторы
Даты
1991-02-28—Публикация
1989-03-30—Подача