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

Изобретение относится к области сило- измерительной техники, в частности к устройству тензометрических датчиков силы, используемых, например, для весоизмере- ний в различных областях техники.

Известен тензометрический датчик силы 1, содержащий корпус с цилиндрическими соосными силоприемным и силовыводящим основаниями, измерительным элементом в виде сочлененных упругих параллелограммов, продольные жесткие стойки которых поочередно соединены с силоприемным и силовыводящим основаниями, и размещенные на упругих элементах параллелограммов тензопреобразователи, при этом упругие элементы образованы ориентированными по хордам и равномерно расположенными по цилиндрической по- верхности измерительного элемента вырезами, в которых размещены тензопреобразователи, воспринимающие сдвиговые деформации при воздействии на датчик продольной силы.

Недостатком этого датчика является ограниченность области применения из-за сравнительно низкой чувствительности и габаритов (высоты), вследствие последовательного расположения оснований и измерительного элемента, используемого типа деформации и расположения тензоп- реобразователей. Кроме того, данная конструкция не обеспечивает удобства монтажа тензопреобразователей.

Принятый за прототип известный тензометрический датчик силы 2 содержит корпус с соосны ли Ци лйнд р йчёскими силоприемным и силовыводящим основаниями, соединенными жесткими перемычками и цилиндрическим измерительным элементом, упругие параллелограммы которого сочленены продольными стойками, а на упругих перемычках с пОперечн ымм цилиндрическими подрезамтгразмещены тензопреобразователи. При этом силоприемное и силовыводящее основания размещены с одсл

с

ч|

о со ю

о

ной стороны измерительного элемента, а тензопреобразователи - с другой.

Это техническое решение обеспечивает большую компактность конструкции, чем 1, однако в значительном числе случаев необходимы датчики силы минимально возможной высоты (что способствует существенному улучшению эксплуатационных свойств, расширению диапазона использования и улучшению метрологических характеристик за счет снижения влияния изгибающих моментов от поперечных сил).

Целью предложения является расширение эксплуатационных возможностей за счет уменьшения высоты датчика и повышения точности.

Эта цель достигается тем, что в тензо- метрическом датчике силы, содержащем корпус с соосными цилиндрическими си- лоприемным и силовыводящим основаниями, соединенными жесткими перемычками и цилиндрическим измерительным элементом, упругие параллелограммы которого сочленены жесткими продольными стойками, а на упругих перемычках с поперечными цилиндрическими подрезами размещены тензопреобразователи, в измерительном элементе выполнена полость, в которой размещены силоприемное и силовыводя- щее основания, а жесткие перемычки выполнены радиальными и выступающими над торцевыми поверхностями измерительного элемента на заданную высоту.

Существо предложения поясняется на фиг. 1-5. На фиг. 1 показан вид датчика сбоку, а на фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3 представлено сечение Б-Б на фиг. 1, а на фиг. 4 - сечение Г-Г фиг. 2. На фиг. 5 показана схема соединения тензопреобразова- телей.

Тензометрический датчик силы содержит корпус с соосными цилиндрическими силоприемным 1 и силовыводящим 2 основаниями и охватывающий эти основания цилиндрический измерительный элемент 3, выполненный в виде последовательно сочлененных в кольцо своими жесткими продольными стойками 4 упругих параллелограммов, упругие перемычки 5 которых образованы радиально ориентированными парами соединенных между собой отверстий, создающих на перемычках поперечные цилиндрические подрезы 6. Основания 1, 2 последовательно соединены со стойками 4 измерительного элемента посредством жестких радиальных перемычек 7, частично выступающих над торцевыми поверхностями измерительного элемента 3 на высоту, превышающую его продольную деформацию при максимальной продольной нагрузке.

Напротив подрезов 6 на торцевой поверхности измерительного элемента 3 (или на обеих его торцевых поверхностях) закреплены тензопреобразователи RI, соединенные в мостовую измерительную схему в соответствии с фиг. 5. На стойках 4 установлены регулируемые упоры - ограничители продольных деформаций 8.

При приложении к силоприемному ос0 нованию 1 продольной (вдоль вертикальной оси) нагрузки происходит плоско-параллельное перемещение стоек 4, связанных с основанием 1, относительно стоек 4, связанных с основанием 2, и изгибная (преиму5 щественно в области подрезов 6) деформация упругих перемычек параллелограммов с соответствующим сжатием- растяжением тензопреобразователей RJ. В результате в измерительной диагонали мо0 ста появляется электрический сигнал, пропорциональный величине приложенной нагрузки. С помощью регулируемых упоров 8 можно ограничить величину воспринимаемой силы (относительное продольное сме5 щение оснований 1 и 2). Выполнение радиальных перемычек 7 выступающими над торцами измерительного элемента 3 предохраняет тензопреобразователи R, от разрушения и позволяет реализовывать из0 мерение требуемой величины нагрузки.

Конструктивные особенности предложенного технического решения обеспечивают следующие его преимущества:

-значительное уменьшение высоты (и, 5 соответственно, металлоемкости) корпуса,

что создает удобства в эксплуатации, например, при использовании для взвешивания автомобилей (при установке датчика под каждым колесом) отпадает необходимость в 0 средствах обеспечения наезда колесом; опытные разработки в этом направлении позволили обеспечить высоту корпуса датчика с грузоподъемностью 1 т менее 20 мм;

-улучшение метрологических харак- 5 теристик: при меньшей высоте датчика

изгибающие его корпус моменты при эксцентриситете силы уменьшаются, соответственно уменьшается погрешность измерений.

0 Формула изобретения

Тензометрический датчик силы, содержащий корпус с соосными цилиндрическими силоприемным и силовыводящим основаниями, соединенными жесткими пе5 ремычками, и цилиндрическим измерительным элементом, упругие параллелограммы которого сочленены жесткими продольными стойками, а на упругих перемычках с поперечными цилиндрическими подрезами размещены тензопреобразователи, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет уменьшения высоты датчика и повышения точности, в измерительном элементе выполриемное и силовыводящее основания, жесткие перемычки выполнены радиальными и выступающими над торцевыми поверхностями измерительного элемента на задан

Сущность изобретения: датчик содержит соосные цилиндрические силоприемное и силовыводящее основание, которые размещены в полости цилиндрического измерительного элемента. Измерительный элемент выполнен в виде сочленных в кольцо жесткими продольными стойками упругих параллелограммов, упругие перемычки которых образованы радиально ориентированными парами соединенных между собой отверстий, образующих на перемычках поперечные цилиндрические подрезы. Основания соединены со стойками жесткими радиальными перемычками, выступающими над торцевыми поверхностями измерительного элемента на заданную высоту. 5 ил.

нена полость, в которой размещены силоп- 5 ную высоту.

5i

ля

Rf

№

Л7

-1

4

If

Фиг.З

г-г

3

4

Фиг. 4

Ню