Датчик силы Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

изобретение относится к устройствак для измерения статических и динамических сил.

Известен снлоизмерительный датчик, содержащий полый цилиндр, заполненный жидкостью, поршень, воспринимающий усилие и тензопреобразователь, устаиовленный в дне цилиндра {1 .

В этом устройстве измеряемая сила преобразуется в гидростатическое давление жидкости, действующее на тен-. зопреобразователь, благодаря чему по вышается точность измерения и достигается независимость его показаний от распределения нагрузки и эксцентриситета точки ее приложения, однако наличие непосредственного контакта жидкости с тензопреобразователем, необходимость в уплотнениях в поршне и электровыводах снижают его надежность, точность измерения.и обуславливают его временную нестабильность. .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее полый цилиндр, с силовоспринимающим поршнем, силоперёдающий элемент, тензопреобразователь 2 .

Ь известном устройстве благодаря использованию эластомера в качестве

силопередаю1чего элемента вместо жццкости устранены вышеуказанные недостатки, однако размещение тензопреобразователя в эластомере обуславливает неустойчивости положения нулевой точки отсчета (дрейф нуля) вследствие различных температурных коэффициентов расширения эластомера и тензопреобразователя, что уменьша10ет точность измерения.

Цель изобретения - повьвиение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цилиндре выполнен опор15ный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередбиовдий элемент вьтолнен в виде Герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью.

20

На фиг.1 изображен датчик силы, общий вид; на фиг.2 - узел тензопреобразователя с электровводом; на фиг.З - тензопреобразователь, вид сверху.

25

Датчик силы содержит полый ц линдр 1 с плоским дном 2, в котором выполнено отверстие 3. В верхней части цилиндаа размещен поршень 4 с уплотнительным кольцом 5. Под порш- 30 нем размещен силоперёдающий элемент. выполненный из резиноподобного мйтериала в виде цилиндрическрй герметически замкнутой эластичной оболочки 6, заполненной жидкостью 7.. Ниже ос ования силопередающего элемента рас положен металлический опорный диск 8 снабженный отверстием 9 и выточкой на внешнем диаметре с одетым на нее металлическим кольцом 10, которое служит для предотвращения выдавливания материала силопередаюадего элемен

та и обеспечения электрического контакта опорного диска с камерой. На верхней поверхности опорного диска с прослойкой изолятора 11 неподвижно расположен, например приклеен, тензопреобразователь 12, выполненный, например, из проволоки в виде плоской фигуры. Материал проволоки обладает свойством изменять удельное сопротивление с изменением давления. Этим свойством обладает, например, манганин, который широко применяется в датчиках:, давления. В нижней части полости камеры размещен электроввод 13, выполненный из цельной металлической заготовки, имеющий в верхней части выступ 14, а в нижней хвостовик 1. Выступ14 электроввода и его верхняя плоскость покрыты механически прочными электроизолиругощими слоями 16 и 17, например слюдой или бакелитом, и выступ 14 до упора запрессован в отверстие 9 опорного диска 8. Боковая поверхность и нижнее основание электровзода также покрыты электроизолирующими слоями 18 и 19. Внутренний конец тензопресйБразователя электрически соединен с выступом 14, а внешний - с опорным диском 8, например припаян. Электроввод и камера соединены с регйстратором измеряемой силы. Устройство работает следующимобразом. При действии измеряемой силы F на поршень 4 в жидкости 7, заключенной в оболочке б эластичного элемента, возникает гидростатическое давление, которое через оболочку передается на тензопреобразователь 12. Благодаря тому, что тензопреобраэователь жестко опирается на поверхность опор ного диска, прочность его механичесет точность измерения. Точность повышается также благодаря тому, что в устройстве устранено влияние температурных изменений силопередающего элемента (внутренних.напряжений) на тензопреобразователь. Измеряемую силу F определяют поизменению сопротивления тензопреобразователя при юмощи регистратора.

В устройстве силопередающий эластичный элемент всегда может быть выполнен с соблюдением условия , где h - толщина (высота) силопередающего элемента, t - толщина стенки цилиндра. При соблюдении данного условия требования к прочности цилиндра сильно, снижаются. Это обусловлено тем, что давление на его стенки действует лишь на малом участке Ь , котокой связи с этой поверхностью воэрастаат с увеличением давления. Поэтому под давлением узел тензопреоС- разователь - опорный диск превращается в единый жесткий комлекс и- тем самым обеспечивается его живучесть. Давление, оказываемое оболочкой на тензопреобразрватель, практически эквивалентно гидростатическому. Поэтому вредные тангенциальные напряжения на нем отсутствуют, что повышарый испытывает MopiHvw поддержку со стороны соседних (не нагруженных) частей, что повышает надежность устройства. Формула изобретения Датчик силы/ содержащий полый цилиндр с силовоспринимающим поршнем, силопередающий элемент и тенаопреобраэователь, отличающийся тем, что, с целью повышения-точности измерения, в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в виде герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью. Источники информации, принятые во внимание при экспертнзе 1.Авторское свидетельство СССР 177661, кл. G 01 L 1/18, 1965. 2.Патент США I 3410135, кл. 73-141, опублик. 1977 (прототип)

10