Тензометрический динамометр для измерения крутящего момента Советский патент 1979 года по МПК G01L1/22 G01M9/00 

Изобретение относитсяк области си- i поизмерительной техники и может быть использовано в экспериментальной аэродинамике для измерения крутящего момента при испытаниях модели в аэродинамических трубах. Известен тензометрический динамометр для измерения крутящего момента, содержащий расположенный между двумя частями скручтаёмого стержня упругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня, и тензорезисторы, укрепленные на пластинах упругого элемента l. Недостатком динамометра является значительная чувствительность к неизмеряемым поперечным нагрузкам и продольной оси, если она велика, а подлежащий намерению крутящий МОМЕНТ мал, что приводит к искажению результатов измерений крутящего момента. Наиболее близким по технической : сущности к изобретению является тензометрический динамометр для измер«1ия крутящего момента, содержащий расположенный между двумя частями скручиваемого стержня упрупгй чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня, с тензорезисторами на них, размещенные между упругими пластинами продольные жесткие балки, консопьно соединенные с разными частями скручнваекюго стержня 2. Недостатком этого динамометра является необеспеченность защиты чувствительного элемента от воздействия поперечной нагрузки и значительная протяженность, что приводит к увеличению его нагрузкн неизмеряемым моментом поперечной силы при использовании динамометра в многокомпонентных аэродтшмических весах и снижашю точности измерения крутящего момента. Целью изобретения является повышение точности измерения путем уменыие- ния влияния поперечной нагрузки и умекь шение длины динамометра. Это достигается за счет того, что в предлагаемом динамометре ттрутий чувствительный элемент снабжен поперечными ynpyrnNm пластинообразными стойками, расположенными во перпендикулярных радиальных плоскостях и соединенными с противоположными продольными жесткими балками, из которых одна половина балок, расположенных смежно, соединена с одной иа частей стержня, а Вторая половина - с другой, причем стойки разнесены по длине упругого чу&ствительного элемента, а смежные балки размешены со сдвигом относительно друг .друга в лродольном направлении. На фиг. 1 .показан предлагаемый динамометр, об- ;щий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, продольный .разрез. ; flHHajvsoMeTp содержит расположенный ;между двумя частями 1 и 2 скручиваемо го стержня упругий чувствительный элемент, Выполненный в виде продольных пластин 3, на которые наклеены тензоре- энсторы 4. Пластины 3 расположены ра- диально и равноудаленные от оси ot стер ня. Между продольными пластинами 3 ра мещены продольные жесткие балки 5-8, причем смежные балки 5 и 8 консольно соединены с частью 2 скручиваемого стержня, а смежные балки 6 и 7 консоль но соединены с частью 1 стержня. В поперечных сечениях каждая из балок 5-8 имеет вид равнобедренного треугольника, обращенного вершиной к оси ot динамометра. Это обеспечивает высокую жесткость продольных балок по отношению к поперечной нагрузке при ограниченных поперечных габаритах динамометра. Пары противолежащих продольных балок 5,6 и 7,8 соединены поперечными упругими пластинообразными стойками со ответственно 9, 1О и 11,12. Стойки, как и пластины 1 измерительного элемен та также расположены в меридиональных но иных плоскостях динамометра, и про ходят между пластинами 1, не соприкасаясь с ними. При этом стойки разнесены по длине жестких продольных балок, например, таким образом, что стойки 9, 10 и 11, 12, соединяющие разные пары противоположных продольных балок 5,6 и 7,8 чередуются между собой. Такое размещение стоек обеспечивается за сче перекрытия по длине продольных балок 5,6 и 7,8. 6 54 Продольные балки 5-8 совместно с поеречными стойками 9, Ю и 11, 12 обазуют рамы, передающие поперечные нагрузки и их моменты с одной части скручиваемого стержня на другой. Стойки 9, 1О, 11, 12 большей частью расположены в нишах балок б, 6, 7, 8, образованных путем проведения ряда пазов 13, 14 в балках 5, 6, 7, 8 вдоль поверхности стоек. Благодаря этому стойки 9, 1О, 11, 12 имеют повышенную длину при ограниченном поперечнике динамометра. При воздействии на динакюметр измеряемого им крутящего момента Mr он ввиду относительно большей длины и пластинообразной формы стоек 9, 10, 11 12 в- основном воспринимается продольными пластинами 3 чувствительного элемента, благодаря чему динамометр имеет высокую чувствительность к измеряемому кюмекту М. Пластины 3 при воздействии на динамометр кюкюнта М претерпевают преимущественно деформацию изгиба, вследствие которой изменяется активное сопротивление присоединенных к ним тензорезисторов 4. В результате в диагонали мостовой или полумостовой электросхемы, в которую включены тензорезисторы, появляется ток, пропорциональньгй измеряемому моменту М При нагружении динамометра неизмеряе- мой им продольной силой Т она в значительной мере воспринимается стойками 9, 10, 11, 12 которые ввиду их ориентации в меридиональных плоскостях имеют высокое сопротивление изгибу, обусловленному силой Т. В результате пластины 3 измерительного элемента оказываются разгруженными от продольной силы. При воздействии на динамометр поперечной силы N и ее момента М они в основном Воспринимаются жесткой рамэй, образованной продольными балками 5, 6 и поперечными стойками 9 и 1О. Поэтому пластины 3 являются разгруженными от силы N и момента М ц . Аналогичным образом за счет жесткой рамы, образованной продольными балками 7,8 н поперечными стойками 11 и 12, пластины 3 разгружены от поперечной силы В и ее момента M-jj. Таким образом, в предложенном динамометре измерительный элемент защищен от воздействия любых нагрузок, кроме измеряемого крутящего момента АА. При этом, благодаря совмещению в пространстве зон расположения пластин 3 чувствн- тельного элемента с зонами расположения балок 5, 6, 7, 8 и стоек 9, 10, 11, 12 обеспечивающих его защиту от неизмеряемых нагрузок, предложенный динамометр имеет малую длину и компактную констру цию. Использование тензометричесюэго дина мометра позволит обеспечить повышенную точность измерения крутящего момента в случаях сложного нагружения динамомет- ра и в том числе при его использовании в таких многокомпонентных силоизмерительных приборах, как аэродинамические 1«нзометрические весы. Формула изобретения Тензокютрический динамометр для измерения крутшдетч) мокюнта содержащий расположенный между двумя частями скручиваемого стержня упругий чувствительный элемент, выполненный в виде продольных пластин, радиально расположенных и равноудаленных от оси стержня с тензорезисторами на них, и размеиюнные между упругими ппастгшамн продоль:Ные жесткие балки, консольно соединенныв С разными частями скручиваемого стержня, отличающийся тем, что, с целью повьпцения точности измере НИИ П5т«м уменынения влияния поперечной нагрузкн и уменьшения длины дтимокютра, упругий чувствительный элемент снабжен поперечными упругими пластинообразными стойками, расположенными во взаимно перпендикулярных радиальных плоскостях и соединенными с противоположными продольными жесткими балками, из которых одна половина балок, расположенных смежно, соединена с одной из частей стержня, а вторая половина - с другой, причем стойки разнесены по длине упругого чувствительного элемента, а смежные балки размешены со сдвигом относительно друг друга в продольном направлении. Источники информации, принятые во внимание прв экспертизе 1.Горлин С. М. Слезингер И. И. Аэромеханические измерения, Паука 1964, с. 494. 2. Авторское свидетельство СССР №474713, кл. Q 01 L 3/10, 1973, (прототип).

;« 5 « J

73 3 2

J 5