Устройство для измерения усилий Советский патент 1979 года по МПК G01L1/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ

. 1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения статических и динамически при прочностных усталостных испытаниях узлов, агрегатов и образцов. При использовании тензорезИсторн преобразователей для измерения усилий растяжения-сжатия применяют чув ствительные элементы в виде упругог стержня. Известны силоизмерители, содержа тдае чувствительный элемент; в.виде стержня, направляюцще мембраны и тенэорезисторы, включенные в мостовые схемы 1. Однако, эти силоизмерители облада ют существенным недостатком, заключающимся в трудности обеспечения ра номерного напряженного состояния в стержне, так как точка приложения силы никогда не лежит точно на продольной оси стержня . из-за неизбежных конструктивных несовершенств преобразователя, а направление действи,я ,силы всегда образует некоторый угол с осью стержня, Поз т бму ,в° стержне образуются поперечные силы и моменты деформации стержня, которые непропбрциональны прикладываемым к стержню силам. Известен тензометрйческий динамометр, содержащий цилиндрический корпус, колонку с направляющими мембранами, чувствительный элемент в виде упругого стержня с терзорезисторами и опорную плиту. На каждом конце известного элемента выполнены сферические выточки, центр кривизны которых лежит в геометрическом центре этого элемента, радиус кривизны которых больше радиуса кривизны опорных сферических выточек в колонке и опорной плите. Этим достигается точечный контакт с элементом пе редачи усилий (колонкой) и опорной плитой чувствительного элемента, а следовательно, и передача усилий строго вдоль оси чувствительного элемента 2. Однако с помощью этого динамометра можно измерять только сжимающие усилия.. Цель изобретения - повышение точности при измерении знакопеременных нагрузок. Это достигается тем, что в устройстве для измерения усилий упругий стержень выполнен из двух чаете, , между которыми размещеиэл момт перс;ачи усилий в виде сферической втулки. Части стержня поджаты к корпусу направлении действия силы подвижной резьбовой опорой с усилием поджатия не меньше, половины измеряемох о усиия-, апреобразователи деформации размещены на обеих частях стержня.

На фиг. 1 изображено предлох енное устройство; на фиг, 2 - то же, вид Н на фиг. .1; на фиг, 3 - то же, разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 с коничёскрй выточкой 2, цилиндрическим пазом3 и резьбовой частью 4, диаметр которой больше диаметра цилиндрического паза, чувствительный элементв виде упругого стержня, выполненного из двух частей 5,6с наклеенными на них тензорезисторами 7, Висразмещенными по длине поясками 912, диаметр которых одного порядка с диаметром цилиндрическогопаза. Части 5, б ограничены с одной стороны плоскостями 13, 14 соответственно, перпендикулярными горизонтальной геометрической оси, а с другой-сферическими поверхностями 15, 16, центр кривизны каждой из которых расположен не ближе геометрического центра чувствительного элементй. Части 5, 6 опираются на элемент передачи усилий 17 в, виде сферической силовой втулки, диаметр которой равен диаметру цилиндрического паза,, а диаметр отверстия 18 в ней определяется диаметром болтового соединения с испытуемым объектом. Устройство содержит также подвижную резьбовую опору 19 с конической выточкой 20 и резьбой 21, крышки 22, 23 и штепсельный разъем 24,

В собранном и сжатом состоянии чувствительный элемент работает как единый жесткий стержень в пределах .величины предварительногр сжатия, сжимая одну из 2-х частей упругого стержня 5 или ё. Другая часть при этом разгружается. До предварительного сжатий гесдаетрическиё оси двух частей упругого стержня 5, 6 расположены произвольно, но по мере сжатия каждая из них благодаря сферическим поверхностям 15, 16 самоустанавливается под действием сжимающего усилияй;ориентируется вдоль линии действия сжимающего усилия, т.е, геометрические оси каждой из двух частей упругого стержня 5, б совмещаются с линией действия сжимающего усилия. Наличие сферических поверхностей 15, 16 с центром кривизны,расположенным не ближе геометрического центра чувствительного элемента, в совокупности с коническими выточками 2f 20 f на которые опирается чувствительный элемент и которые выполнены с углом конусности обеспечивающим ему максимальную площадь опоры,обеспечивают ему достаточную продольную устойчивость, так как точка приложе5 НИН силы к упругому стержню, выполненному из двух частей 5 и 6, опирающихся на элемент .передачи усилий 17, всегда находится в конусе устойчивости образованным площадью опоры и

Q геометрическим центром чувствительного элемента, а введение предварительного сжатия позволяет сохранить совмещенными геометрическую ось вышёуказ нного чувствительного элемента с линией действия сжимающего, а значит и измеряемого усилия.

Таким образом, предложенное устройство позволяет измерять знакопеременные нагрузки с повышенной точностью

. в пределах усилий предварительного

и сжатия, так как геометрическая ось такого чувствительного элемента всегда совпадает с линией действия измеряемых усилий. В случае разрушения чувствительного элемента силовая

5 цепочка не обрывается, так как корпус 1 выполнен со значительно бапьшим запасом прочности и выполняет функции страхующего элемента. Величина предварительного сжатия, для

0 большей гарантии, выбирается на 2-5% больше измеряемого усилия.

Формула изобретения

5Устройство для измерения усилий,

содержащее корпус с размещенным в нем чувствительным элементом, выполненным в виде упругого, имеющего сферические концы Стержня, на котором

Q размещены преобразователи деформации, включенные в электрическую схему, элемент передачи усилий и опору, выполненные со сферическими поверх-, ностямиу отличающееся тем, что, с целью повьшения точности при измерении знакопеременных нагрузок, упругий стержень выполнен.из двух частей, между которыми размещен элемент передачи усилий в виде сферической втулки, причем части стержня поджаты к корпусу в направлении действия силы подвижной резьбовой опорой с усилием поджатия не меньше половины измеряемого усилия, а преобразователи деформации размещены на обе5 их частях стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Справочное пособие. Тензометрия в машиностроении , М,, 1975,

0 с. 125-140.

2,Патент США 3621927, кл. 177-211, 1971, 23 fs

X.,., «L.

,

Фиг. го