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

1

Изобретение относится к силоизмернтельной технике и может быть использовано для измерения усилий в электронно электротехнической, авиационной и других отраслях промышленности,

Известные устройства для измерения усилий, выполненные на базе упругого чyвотвительного элемента в виде двух колец и вибрирующих перемычек или струн, не обеспечивают требуемой точности измер&ния и линейности выходной характеристики

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения усилий, содержащее упругий чувствительный элемент в виде цилиндра, силовоспринимающие элементы, струны с махнитной системой возбуждени усилители и регистратор. Однако оно так же не обеспечивает требуемой точности измерения и линейности выходной характеристики,

Цель изобретения - повышение точности измерения и линейности выходной характеристики,

Указанная цель достигае-тся тем, что в устройстве, содержащем упрут-ий чувствительный элемент в виде цилиндра, cKaQiuocпринимающие элементы, струны с магнитной системой возбуйодения, усилители, смеситель и регистратор, в упругом чувствительном элементе выполнены сквозной npstмоугольный паз с выступом и расположен ные внутри этого паза ала Г-образных кронштейна разной длины, на большем из .которых закреплены постоянные магниты магнитной системы возбуждения струн, КОБН цы одной из которых прикреплены к свободным концам Г-образных кронштейнов, а другой - к выступу и к свободному концу Г-образного кронштейна меньшей длины, причем суммарная длина струн выполнена меньше длины деформирующихся частей упругого чувствительного элемента, образованных наружной поверхностью иилинара и поверхностями паза.

На фиг, 1 изображено устройство япа измерения усилий, разрез; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - структурная схема устройства для измерения усилий. Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1 в виде цилиндра, в тела которого выполнен сквозной прямоуголь ный паз с выступом 2, и расположенные внутри этого паза два Г-образных кронштейна 3 и 4 разной длины, на большем из которых (на кронштейне 4) закреплены яостошшые магниты 5 и 6 магнитной системы возбуждения двух металлических струн 7 и 8, концы одной (струны ) из которых прикреплены накладк:ами 9 и 10, поджимаемыми винтами 11 к свободным концам Г-образных кронштейнов 3 и 4, а другой струны 8 - к выступу 2 и к свободному концу Г-образного кронштейна 3 меныяей длины; силовоспри1щмающие элементы 12 и 13, выполненные в виде проушин за одно целое с цилиндрическим упругим элементом 1; усилители 14 и 15J смеситель 16 и регистратор 17. Для электр гческой изоляции концов струн 7 и 8 от тела упругого чувствительного элемента плоскости выступа 2 и Г-образного кронштейна 4 большей длины выполняют ниже продольной оси симметрии устройства и на них устанавливают накладки 18 и 19, под которые подкладывается слюдшмя прокладка 20. Под шляпки винтов 21, крепящих накладки-18 и 19 к поверхности выступа 2 и кронштей на 4, устанавливают слюдяные шайбы 22. Винты 21 проходят в отверстиях накладок с зазором. Таким образом накладки 18 и 19 электрически изолированы от тела упру гого чувствительного элемента. Плоскости накладок, между которыми зажимается струна, обычно притираются, а взаимное положение накладок фиксируется штифтами В основу работы устройства положен струштый метод измерения деформаций упругого чувствительного элемента под действием измеряемого усилия Р. При отсутствии измеряемого усилия собственные частоты поперечных колебанийструн имеют вполне определенные значения и, например, могут быть равны между собой. При положении какого-либо измеряемого усилия Р к проушинам происходит упругая деформация сегментообразных перемычек упругого чувствительного элемента и расстояние между меньшими стенками внутреннего прямоугольного паза увеличивается. При этом увеличивается расстояние между выступом 2 и коротким концом Гобразного кронштейна 3 меньшей длины и уменьшается расстошше между короткими концами Г-образных кронштейнов. По этой причине величина упругой деформации струны 8 увеличивается, а струны .7 - уменьшается. Соответственно частота струны 8 возрастает, а струны 7 - уменьшается. Если при этом из частоты струны 8 частоту струны 7, то полученная .разность частот будет пропорциональна измеряемому усилию Р. С выхода усилителей 14 и Д.5 астоты струн 8 и 7 (соответственно f, и i О даются на смеситель 16, на выходе которого выделяется разность 4acTOTAf:f. - f., величина которой прямо пропорциональна измеряемому усилию Р и которая подается на регистратор 17. Для получения отсчета в цифровой форме можно использовать электронно-счетный частотомер (ЭЧ). Кроме того, сигнал может быть подан на днфропечата- юшую машину (ЦПМ) и в управляюшую электронно-вычислительную маши11у (эВМ). Испытания устройства показали, что его погрешность в несколько раз меньше погрешности известных устройств аналогичного назначения, а выходная характеристика практически линейна. - Формула изобретения Устройство для измерения усилий, содержащее упругий чувствительный элемент в виде цилиндра, силовосгфинимающие элементы, струны с магнитной системой возбуждения, усилители, смеситель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и линейности выходной характеристики, в упругом чувствительном элементе выполнены сквозной прямоугольный паз с выступом и расположенные внутри этого паза два Г-образных кронштейна разной длины, на большем из которых закреплены постоянные магниты магнитной системы возбуждения струн, конць одной из -которых прикреплены к свободным концам Г-образных кронштейнов, а другой - к выступу и к- , свободному концу Г-образного крюнштейна меньшей длины, причем суммарная длина струн выполнена меньше длины деформирующихся частей упругого чувствительного элемента, образованных наружной поверх.ностью цилиндра и поверхностями паза.

/ ZZ 18

9 10

|г

Фиг.г

5-6 11

/ //-/ I фиг.З 1