Устройство для измерения усилий Советский патент 1977 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к силоизмеритепьной технике и может быть использоВсшо для измерения усилий в автоматизиpOBaHiibix системах управления технологическими процессами. Известные устройства для измерения усилий, выполненные на базе упругого чувствительного элемента и вибрирующего эле мента в виде перемычки или струны, функционально связанной с измеряемым, усилием, не обеспечивают требуемой точности измерения l, 2. Наиболее близким по техдадческой сущности к предлагаемому является устройство для измерения усилий, содержащее упр гий чувствительный элемент в виде ЩЕЛИН ра с силовоспринимающими элементами, струну с магнитной системой возбуждения колебаний, усилитель и регистратор sj. Однако оно так же не обеспечивает требуемой точности измерений, обусловленной гистерезисом в материале упругого чувствительного элемента. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем упругий чувствительный элемент в виде цилиндра с силoвocпpинимaюll;и И элементами, струну с магнитной системой возбуждения колебавши, усилитель и регистратор, в упругом чувствительном элементе выполнен сквозной симметрично расположенный относительно продольной оси Н-образный паз, к внутренним выступам которого прикреплены концы струны, при этом деформирующиеся части упругого чувств 1тгеяьного элемента образованы наружной поверхностью цилиндра и поверхностями Н-образного паза, а длина деформирующ;ейсн части упругого чувствительного элемента больше длины струны не менее чем в 1,5 раза. На фиг. 1 приведено устройство для изерения усилий, общий вид; на фиг. 2 азрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез -Б на фиг. 1; на фш 4 - разрез В-В на иг. 1. (Пунктиром на фиг. 2 и 3 изобраен возкюжный профиль Т-образной форкгы еформирующейся части ynpyi iro эле.лента). Ус11К)йстБО содержит упругий чувствите ный элем em в виде пклиндра 1 с силовос1гри7шма101ни-мй элементами в проушин 2, В yii}3jT4iu «гувстБНтельный элемент введ сквозной симметрично расположеншз1Й отно снтелыю продольной оси цилиндра Н-образ ный паз, к Бнутрошшм выступам 3 и 4 ко торого прикреплены icoiniiii струны 5 посредством покпадок 6 и 7. Накладки фиксируются винтами 8 и штифтакщ 9. Струна 5 помещена в воздушный зазор магнитной системы 10 (nocTojDiHoro магнита) воабуладешш ее колебшшй. Плоскости выступов 3 и 4, на которых зафиксированы концы струны 5, лежат в диаметральной плоскости цилиндра 1. Защитный кожух 11 прикреппен к торн,овой части упругого чувствительного элемента винтами {на черте)- же не показаны). Один конец струны 5 электрическп изолкрован от упругого чувствительного элемента 1 посредством слго дшгых прокладок (на чертеже не показаны или электроизолянноиного покрытия, нанесенного на сопрнкасаюидаеся плоскости вы ступов 3 н н накладок 6 и 7 соответстввшю. Размер 1 длины Е струны 5 и высоты а М образного паза выбтфают такими, чтобы отношешш О к Р было не менее Ij5. Концы струны 5 подсоединены к электронному усилителю 12 с положительной обратной связью (на чертеже не показана) выход которого соединен с регистратором 13. В качестве такого регистратора может быть использован, например, электрон но-счетзый частотомер. Устройство работает следующим образом. При приа -ожешп к npoymHHajvi 3 и 4 измеряемого усиятш, направленного вдоль продольной оси, деформирующиеся части упругого чувствнтелыюго элем аета 1, образованные наружной поверхностью шзлинд ра и поверхностями Н-образного паза, удл нянлхзя. Расстояние между торцовыми частями выступов 3 и 4 увеличивается, что вызывает увеличе1ше упругой деформации струны 5 и изменение частоты ее поперечных колебаний. Электрический частотно-моцулирован ный сигнал снимается с выхода электронного усилителя 12 и измеряется регистратором 13. Высоту а деформирующейся части упругого чувствительного элемента выбирвтгт значительно больше длины Р струны. При равных абсолютных значениях уплинэ1ГИЙ струны и дефоркшруюшейся части упругого чувствительного элемента относительная упругая деформация чувствительного элемещ-а будет в а/Р раз меньше, чем струшл. Следовательно, и удел1уное напряжение растяжения в деформирующихся частях упругого чувствительного элемента будет в о/ PQ раз меньше, чек« в струне. В связи с этим значительно уменьшается и погрешность измерения, обусловленная гистерезисом в материале упругого ч вствительного элемента. Испо/пьЗование изобретения позволяет повысить точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее упру-гий чувствительный элемент в виде цилиндра с силовосприьшмаюишми элементами, струну с магнитной системой возбуждения колебаний, усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повыше1шя точности измерений, в упругом чувствительном элементе выполнен сквозной симметрично расположенный относительно продольной оси Н-обраэный паз, к внутре1гаим выступам которого прикренле1й.1 концы струны, нри этом дефор мируюш 1еся части упругого чувствительного элемента образованы наружной поверхностью циливдра и поверхностями Н-образного паза, а длина деформирующейся части упругого чувствительного элемента больше длины струны не менее, чем в 1,5 раза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР К9 284368, М. Кл G ,1/10, 1968. 2.Новицкий П. В. и цр. Цифровые при- боры с частотными датчиками , Энергия М,1970. с. 124, рис. 5.1.6. 3.Сборник трудов НИКИМП, ч. 1, изд. Энергия , М.., 1970, с. 101, рис. 8 (прототип).

L

Фыг.1

8-0

fpuz.

Фиг2

Фиг.З