Тензорезисторный датчик силы Советский патент 1992 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике и может быть использовано для измерений с высокой точностью сил малого номинала.

Известен тензорезисторный датчик силы, у которого упругий элемент выполнен в форме тела вращения, в котором цилиндрическая часть, на наружной поверхности которой размещены тензорезисторы, сопрягается с двумя коническими кольцевыми пластинами, развернутыми вершинами в разные стороны и нагружаемые в центральной части

Однако этот датчик не позволяет реализовать измерительную мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами, так как все они получают приращение деформации одного знака

Известен тензорезисторный датчик п, лы, в котором упругий элемент выполнен в виде сильфона, на выпуклых и вогнут ых частях наружной поверхности которого размещены тензорезисторы. В известном датчике возможна реализация мостовой схемы с че.ырьмч активными тензоре - сторами,так кактензорезисторы на выпуклой и вогнутой частях сильфина будут испытывать приращение деформаций разных знаков, при его нагружении осевой силой.

Однако такой упругий элемент обладает ярко выраженной нелинейностью, так как в процессе работы происходит изменение с одним знаком кривизны участков размещения тензорезисторов,

Ь.

кэ

Целью изобретения является уменьшение нелинейности тензодатчика и повышение его жесткости.

Указанная цель достигается тем, что в тензорезисторном датчике силы, содержа- щем размещенные в корпусе с защитной мембраной упругий элемент с тензорези- сторами и силовводящий элемент, упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, состо- ящих из цилиндрических опорных участков и конических деформируемых участков, каждый из которых сопряжен с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности каждого из которых размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки - с силовводящим элементом.

С целью повышения осевой жесткости датчика в конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осе- симметричные равномерно расположенные отверстия.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Тензорезисторный датчик силы содержит наружную 1 и внутреннюю 2 кольцевые оболочки, каждая из которых имеет опорные цилиндрические участки, конические деформируемые участки и цилиндрический деформируемый участок, на наружных поверхностях которых размещены тензорези- сторы 3 и 4. Одни опорные цилиндрические участки сопряжены между собой через жесткие стакан 5 и опорное кольцо 6, с затяжкой последнего винтом 7. Другим цилиндрическим опорным участком наружная кольцевая оболочка сопряжена с корпусом 8 с фиксацией от радиального перемещения кольцом 9, а внутренняя цилиндрическая оболочка сопряжена с силовводящей частью 10 с помощью фиксатора 11 и гайки 12. От внешней среды со стороны силовводящей части 10 датчик герметизирован с помощью мембраны 13, краевые участки которой фиксируются кольцами 14 и 15, а с другой стороны на корпусе навинчена крышка 16.

Датчик работает следующим образом.

Под действием измеряемой силы F си- ловводящая часть 10 нагружает внутреннюю кольцевую оболочку 2 растягивающим

усилием, а наружную кольцевую оболочку 1 ввиду заклинивания их опорных цилиндрических участков в стакане 5 с помощью опорного кольца 6 - сжимающим усилием. При этом тензорезисторы 3 испытывают приращение деформаций растяжения, а тензорезисторы 4 - сжатия, что позволяет реализовать мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами. При этом нелинейности характеристик каждой кольцевой оболочки имеют разные знаки и при суммировании взаимно нейтрализуются.

Ввиду того, что при малых углах а и толщинах стенки кольцевых оболочек д, резко возрастает прогиб конических участков, а следовательно, и осевая податливость датчика, введена перфорация конических участков, что позволяет увеличить толщину стенок конических частей, уменьшить их прогиб и увеличить осевую жесткость датчика.

Техническим преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известными является уменьшение нелинейности тензодатчика и повышение его жесткости,

Формула изобретения

1.Тензорезисторный датчик силы, содержащий размещенные в корпусе с защитной мембраной упругий элемент с тензорезисторами и силовводящий элемент, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейности тензодатчика, упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, состоящих из цилиндрических опорных участков и конических деформируемых участков, каждый из которых сопряжен с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности каждого из которых размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки - с силовводящим .элементом,

2.Датчик поп. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения осевой жесткости датчика, в конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметричные равномерно расположенные отверстия.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике. Целью изобретения является уменьшение нелинейности и повышение осевой жесткости датчика. В датчике силы упругий элемент выполнен в виде двух коаксиально расположенных кольцевых оболочек, имеющих цилиндрические опорные участки и конические деформируемые участки, сопряженные с деформируемым цилиндрическим участком, на наружной поверхности которого размещены тензорезисторы, при этом одни цилиндрические опорные участки оболочек соединены между собой, другой цилиндрический опорный участок наружной оболочки жестко соединен с корпусом, а внутренней оболочки - с силовводящим элементом Б конических деформируемых участках кольцевых оболочек выполнены осесимметрич- ные равномерно расположенные отверстия 1 з п ф-лы, 1 ил. сл