Устройство для измерения усилий Советский патент 1977 года по МПК G01L1/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЯ

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может использоваться для измерения усилия, действующего на ось, напри мер, тележки подъемного крана, железнодорожного вагона. Известные устройства для измерения усилия на ось, выполненные в виде диска со ступицей, связанной с контуром диска чувствительным элементом, вставленным в зазор между ступицей и контуром диска l С2. 3. 4. Однако известные устройства не обеспечивают требуемую точность измерения, особенно в динамике, вследствие наличия размы кающихся стыков в цепочке передачи силы на чувствительный элемент. Известны также устройства для измерени усилия, действующего на ось тележки подъем ного крана, содержащие у. ругий элемент в виде диска со ступицей, связанной направляюшими пластинами с контуром диска, и чувствительный элемент, выполненный в виде магнитоупругого датчика 5. Однако они также не обеспечивают требуемую точность измерения из-за чувствительности магнитоупругого датчика к эксцентриситетам силы и наличия стыков между ним, ступицей и контуром диска. При небольших перекосах оси будет возникать значительная дополнительная погрешность. Цель изобретения - повышение точности измерения усилия, действующего на ось, при наличии перекосов оси и динамических помех. Это достигается тем, что в устройстве, содержащем упругий элемент в виде диска со ступицей, связанной направляющими пластинами с контуром диска, и чувствительный элемент, последний выполнен в виде двух двутавровых балок, полки которых параллельны оси, при этом внутренние концы балок жестко связаны с силопередающим стержнем, расположенным перпендикулярно оси и жестко соединенным со ступицей, а наружные концы балок жестко связаны с контуром диска, на опорной поверхности которого выполнена разгружающая выемка, плоскость которой перпендикулярна силопередающему стержню, причем тензорезисторы размешены на стенках балок подуглом 40-50 к оси сипопередающего стержня. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для измерения усилия, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, вид сверху ; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, вид сбоку. Устройство содержит упругий элемент в виде диска 1 со ступицей 2, к которой при ложено измеряемое усилие Р, направляющие пластины 3, связывающие ступицу 2 с контуром диска 1, силопередающей стержень 4, жестко связанный со ступицей 2, и чувс вительный элемент 5, выполненный в виде двух двутавровых балок 6, на стенках которых взаимно перпендикулярно друг другу и под углом 40-50 к оси силопередающего стержня 4 расположены тензорезисторы 7, 8, 9 и 10. Внутренние концы 11 двутавровых балок 6 жестко соединены с силопере- дающим стержнем 4, а наружные концы 12 жестко связаны с внутренним контуром диска 1. На опорной поверхности диска выполнена разгружающая выемка 13. Устройство работает следующим образом. Под действием измеряемого усилия Р ступица 2 перемещается вниз и передает усилие через силопередающий стержень 4 на чувствительный элемент 5, причем в сте ках балок 6 возникают сдвиговые касательные напряжения, преобразуемые тензорезисторами 7, 8, 9 и 10 в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию Р. Тензорезисторы 7 и 10 растягиваются, а 8 и 9 сжимаются, т. е. все тензорезисторы являются активными. В случае возникновения перекоса измеряемого усилия на ось к чувствительному элементу прикладыва ется помимо измеряемой силы Р паразитный изгибающий момент, но так как в балках двутаврового сечения момент сопротивления кручения очень велик, а эпюра паразитных напряжений от момента проходит через ноль в середине стенки, где размещены тензорезисторы, влияние перекоса измеряе522мого усилия на показания практическими устранено. Предлагаемое устройство позволяет повы сить точность измерения усилия, действующего на ось, например, тележки подъемного крана, железнодорожного вагона, повысить надежность силоизм врительной системы в целом. Формула изобретения Устройство для измерения усилия, действующего на ось, например, тележки подъемного крана, содержащее упругий элемент в виде диска со ступицей, связанной направляющими пластинами с контуром диска, и чувствительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем чувствительный элемент выполнен в виде двух двутавровых балок, полки которых параллельны оси, при этом внутренние концы балок жестко связаны с силопередающим стержнем, расположенным перпендикулярно оси и жестко соединенным со ступицей, а наружные концы балок связаны с контуром диска, на опорной поверхности которого выполнена разгружающая выемка, плоскость которой перпендикулярна силопередающему стержню, причем тензорезисторы размещены на стенках балок под углом 40-5 О° к оси силопередающего стержня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3358500,класс 73-141, опублик. 24.05.65, 2.Авторское свидетельство СССР №231175, М. Кл.б 01 е 1/12, 17.03.67. 3.Авторское свидетельство СССР № 282708, М. Кл. G 01 6 1/22, 11.02.69. 4.Авторское свидетельство СССР № 409093, М. Кл G 01 1/22, 16.09.71. 5.Каталог фирмы ASEA Щвeция Cata ooue УМ21-ЧЕ, выкладка 01.08.72, (прототип).

Фиг.1

Б-Б

12

Т

.

Фиг.З