Тензометрический динамометр для измерения крутящего момента Советский патент 1975 года по МПК G01L3/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, в том числе момента крена при испытаниях моделей в аэродинамических трубах.

Известны тензометрические динамометры для измерения крутящего момента, содержащие расположенный между двумя частями скручиваемого стержня упругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня, и тензорезисторы, укрепленные на пластинах упругого элемента.

Однако на точность и стабильность измерений момента большое влияние оказывает продольная сила.

Цель изобретения - уменьшить влияние продольной силы на точность и стабильность измерений.

Это достигается тем, что упругий чувствительный элемент связан с одной из частей скручиваемого стержня при помощи нежесткого к действию продольной силы упругого элемента, а каждая из частей стержня снабжена консольно закрепленными продольными балкообразными опорами, расположенными между пластинами чувствительного элемента и связанными между собой поперечными перемычками, при этом указанные опоры

разных частей стерл;ня выполнены с перекрытием по длине, а их поперечные перемычки соединены тягой, расположенной по оси скручиваемого стерл ня; нежесткий к дейстВИЮ продольной силы упругий элемент выполнен в виде расположенных накрест поперечных упругих пластин, соединенных по концам двумя продольными жесткими балками, одна из которых связана через промежуточную поперечную пластину с пластинами упругого чувствительного элемента, а другая - с балкообразными опорами с одной стороны и с близлежащей частью скручиваемого стержня с другой.

На фиг. 1 показан предлагаемый динамометр, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез по чувствительному элементу (А-А); на фиг. 3 - то же, поперечный разрез в зоне присоединения нежесткого к действию продольной силы упругого элемента (Б-Б).

Динамометр содержит расположенный между двумя частями 1 и 2 скручиваемого стержня уиругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин 3, на которые наклеены тензорезисторы 4. Пластины 3 расположены радиально и равноудалены от оси стержня.

С частью 2 скручиваемого стержня пластины 3 соединены с помощью нежесткого к

действию продольной силы упругого элемента, который состоит из продольных жестких балок 5 и б, связанных с концами расположенных накрест поперечных упругих пластин 7 и 8, соединенных по концам ребрами жесткости 9, а для обеспечения технологичности конструкции выполнены пазы 10.

Продольная балка 5 соединена непосредственно с частью 2 скручиваемого стержня. Балка 6 через промежуточную жесткую пластину 11 связана с пластинами 3 чувствительного элемента и через них - с частью 1 скручиваемого стержня.

В целом балки 5, 6 и пластины 7, 8 образуют упругие параллелограммы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через продольную ось динамометра ot.

В радиальных плоскостях динамометра между пластинами 3 размещены жесткие балкообразные опоры .12 и 13. Опоры 12 соединены, как и пластины 3, непосредственно с частью 1 скручиваемого стержня, а опоры 13 соединены с продольной балкой 5. При этом опоры 13 проходят без касания в пазах 14 в промежуточной пластине 11 и отделены от поперечной пластины 7 пазами 15. Опоры 12 и 13 имеют вид консолей, будучи соединены соответственно с частью скручиваемого стержня и балкой 5 одними из своих концов.

Другие концы опор 12 и 13, имеющих перекрытие по длине, связаны поперечными жесткими перемычками 16 и 17, которые проходят между пластинами 3 чуствительного упругого элемента. Перемычки 16 и 17 соединены тонкой тягой 18, расположенной по продольной оси ot динамометра.

При нагружении динамометра измеряемым крутящим моментом Mt он воспринимается упругими пластинами 3 и тягой 18. Но расположенная по оси ot тонкая тяга 18 обладает относительно малой жесткостью к действию момента Mt, и поэтому измеряемый момент в основном воспринимается пластинами 3 с тензорезисторами 4 на них, с которых поступает сигнал, пропорциональный действующему моменту.

При действии на динамометр осевой силы Г она преимущественно воспринимается тягой 18, так как по отношению к силе Т тяга 18 обладает существенно более высокой жесткостью, чем работающие на изгиб пластины 7 и 8.

Благодаря этому пластины 3 чувствительного элемента, связанные через промежуточную пластину 11 и балку 6 с пластинами 7 и

8, почти не нагружаются осевой силой Т и могут быть выполнены достаточно точными для измерения малых моментов. Ввиду того, что тяга 18 под действием осевой силы Т работает на растяжение, она достаточно прочна при малой ее толщине и обладает малой жесткостью к действию измеряемого крутящего момента, практически не снижая высокой чувствительности динамометра.

При фиксированной длине упругих пластин 3 чувствительного элемента тяга 18 может иметь увеличенную длину и соответственно еще более низкую жесткость по отношению к крутящему моменту за счет того, что перемычка 17 может быть расположена в поперечном пазу части 1 скручиваемого стержня (на чертеже не показано).

Предмет изобретения

1.Тензометрический динамометр для измерения крутящего момента, содержащий расположенный между двумя частями скручиваемого стержня упругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня, и тензорезисторы, укрепленные на пластинах упругого элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния продольной силы на точность и стабильность измерений, в нем упругий чувствительный элемент связан с одной из частей скручиваемого стержня посредством нежесткого к действию продольной силы упругого элемента, а каждая из частей стержня

5 снабжена консольно закрепленными продольными балкообразными опорами, расположенными между пластинами чувствительного элемента и связанными между собой поперечными перемычками, при этом указанные опоры разных частей стержня выполнены с перекрытием по длине, а их поперечные перемычки соединены тягой, расположенной по оси скручиваемого стержня.

2.Динамометр по п. 1, отличающийся тем, что нежесткий к действию продольной силы упругий элемент выполнен в виде расположенных накрест поперечных упругих пластин, соединенных по концам двумя продольными жесткими балками, одна из которых связана через промежуточную поперечную пластину с пластинами упругого чувствительного элемента, а другая - с балкообразными опорами с одной стороны и с близлежащей частью скручиваемого стержня - с другой.

, ... 7 /1 I

13 3

2 3 .2

5

9 10

15 В

/7/« 5

5.

W

10

Pu.J