Узел динамометра Советский патент 1992 года по МПК G01L1/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точных измерений силы и веса в машиностроении, приборостроении, медицине, средствах технической диагностики и автоматического управления, а также других областях народного хозяйства в широком диапазоне нагрузок и темпеоатур окружающей среды.

Известны упругие элементы динамометров, выполненные в форме упругих тел балочного, стержневого или кольцевого типа, расположенных между монтажными си- лопередающими бобышками, к которым приложена сила. Деформация растяжения- сжатия и изгиба, а, следовательно, и перемещение бобышек функционально связаны с величиной измеряемой силы.

Недостаток известных г.о струкиий упругих элементов состоит в том, что при изменении температуры возникает дополнительная деформация упругого тела и. как следствие, дополнительное перемещение силопередаюших бобышек, что приводит к искажению величины измеряемой силы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции гвпяется узел динамометра, содержащий упруги элемент и два силовводящих элемента, соединенных с противоположными концами упругого элемента. Упругий элемент содержит силоприемный стержень, оазвернутые относительно своей оси жест.чо соединенные со стержнем скобы и прикрепленные к скобам одним из своих концов пластины, При приложении силы к стержню вместе с ним деформируются боковь-е Скобы, а не

закрепленные концы пластин расходятся или сходятся в зависимости от сжимающей или растягивающей силы, направленной вдоль стержня; величина перемещения свободных концов пластин функционально свя- зана с величиной измеряемой илы. Увеличение торцевой контактной пооерхно- сти между силоприемным стержнем и скобами увеличивает теплопередачу между ними, снижает градиент температуры и, как следствие, повышает точность, измерении силы.

Однако известная конструкция не обеспечивает достаточной точности измерений из-за температурной погрешности, так как имеется различная температурная инерционность и деформация силоприемного стержня, скоб и пластин вследствие различной геометрической формы и размера указанных элементов; имеет место температурная деформация указанных элементов и в поперечном направлении.

Указанные недостатки приводят к дополнительному перемещению свободных концов пластин в направлении измерения, а следовательно, и к искажению измеряемого значения силы.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения температурной погрешности.

Указанная цель достигается тем, что узел динамометра, содержащий упругий элемент и два силовводящих элемен га, соединенных с противоположными концами упругого элемента, снабжен дополнительным упругим элементом, идентичным основному и одинаково с ним направленным относительно силовводлщих элементов, и перемычкой, причем концы оснопнгно и до- полнптсяьного упругих элементов со стороны одного из силовводящих зпекснтов соединены между собой перемычкой.

На фиг.1 показан схематический вид узла динамометра для варианта с одним до полнительным упругим элементом пунктиром - дополнительный упругий элемент для варианта с двумя дополнительными упругими элементами; на фиг. 2 - главный вид узла динамометра; на фиг. 3 - разрез по А-Л на фиг. 2 для варианта с одним дополнительным элементом; на фиг. 4 - раз- рез А-А на фиг. 2 для варианта с двумя дополнительными упругими элементами.

Узел динамометра в варианте исполнения с одним дополнительным упругим элементом состоит из упругого тела 1 балочного типа, с двух противоположных сторон которого имеются смловводящие элементы 2. Дополнительный упругий элемент 3, имеющий одинаковую с оенозны -;

a

10

15

0

25

40

at

ч5

упругим элементом 1 геометрическую форму, размеры и направление относительно силовводящих элементов 2, и основной упругий элемент изготовлены за одно целое и связаны с одного конца перемычкой 4.

Узел динамометра в варианте исполнения с двумя дополнительными упругими элементами отличается наличием второго дополнительного упругого элемента, расположенного с другой стороны основного упругого элемента.

Узел динамометра работает следующим образом.

При отсутствии силы свободные концы 5 и 6 основного упругого элемента 1, дополнительного упругого элемента 3, а,следовательно, поверхности Б и В находятся на одном уровне. При приложении силы к си- ловводящим элементам 2 происходит перемещение свободного конца 5 основного упругого элемента при неизменном положении свободного конца 6 дополнительного упругого элемента 3, разность уровней поверхностей Б и В функционально определяет измеряемую силу. Изменение температуры приведет к равной температурной деформации одинаковых по геометрии, размерам и материалу упругих элементов 1 и 3 м не вызовет изменения разности уровней поверхностей Б и В.

В соответствии с предлагаемым изобретением, изготовлен и испытан узел динамометра, включающий упругие элементы балочного типа в варианте исполнения с одним дополнительным упругим элементом (см. Фиг,2 и 3), рассчитанный на предельную расчетную нагрузку 500 Н при деформации 5 мм. Упругий элемент представляет собой симметричную рамку, состоящую из восьми консольных балок равной высоты и ширины, и имеет следующие размеры: расстояние между внутренними поверхностями рамки в направлении бобышек 60 мм, наибольшее расстояние в перпендикулярном направлении 178 мм, ширину 19,8 мм и толщину 2,2 им, Узкие же размеры имеет дополнительный упругий элемент.

По данным экспериментов, при предельной рабочей нагрузке 500 Н и изменении температуры окружающей среды от 20 до 5б°С относительная температурная погрешность, приходящаяся на 1°С изменения температуры, предлагаемого узла динамометра и такого же узла динамометра без дополнительного упругого элемента соответственно составляет .0,012 и 0,071 %,т.е. уменьшается более, чем в 5 раз.

Таким образом, использование изобретения существенно повышает стабильность

измерения нагрузки при изменении температуры окружающей среды.

Формула изобретения Узел динамометра, содержащий упругий элемент и дез силовводящих элемента, соединенных с противоположными концами упругого элемента, отличающийся гем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения температурной погрешности, он снабжен дополнительным упругим элементом, идентичным основному элементу и одинаково с ним направленным относительно силовводчщих элементов, и перемычкой, при этом концы основного и дополнительного упругих элементов со сто роны одного из силовводящих япэментои соединены между собой перемычкой.

Изобретение относится к силоизмери- тельной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения за счетуменьшения 2 температурном погрешности. При приложении силы к силовводчщмм элементам 2, соединенным с противоположным концами оснспного упругого элемента 1, происходит перемещение свободного конца 5 элемента 1, противоположный конец которого соединен перемычкой 4 с идентичным основному дополнительным элементом 3 и одинаковое ним напоазленнум относительно силовво/шщих элементе 2, Свободный конец 6 элемента 3 прг этом не меняет своего положения.Разность уровнейповерхно- стей Б и В функционально определяет измеряемую силу. Изменение температуры приведет к равной темпер-зтупьой деформации упругих элементов 1 м 3 и Ю вызовет изменения разнести уровней поверхностей Б и В.4 ил.

Фиг. 2

Фиг. 1

Фиг. J