Тензодинамометр продольной силы Советский патент 1982 года по МПК G01L1/04 G01M9/00 

(54) ТЕНЗОДИНАМОМЕТР ПРОДОЛЬНОЙ СИЛЫ

Изобретение относится к силоиэме рительной технике, в. частности к устройствам, основанным на измерении упругой деформации элементов конструкции .

Известны использующиеся в экспериментальной аэродинамике тензометрическиё динамометры, . содержащие корпусные элементы, соединенные поперечными по отношению к линии действия измеряемой силы силовыми пластинами, а также размещенными внутри корпусных элементов измерительными элементс1ми, выполненными в виде соединенных с корпусными элементами прямоугольных рамок с тензорезистивными преобразователями 1.Существенным недостатком таких тензодинамометров, выполненных из одного куска металла, является низкая технологичность изготовления, требующая применения большого объема координатно-расточных и электроэро-. зионных работ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является . тензодинамометр, содержащий корпусные клинообразные элементы, соединенные электронно-лучевой сваркой с продольными жесткими балками боковых элементов, связанными между собой поперечными силовыми пластинами, а также поперечными консольными несущими тензопреобразователи пластинами, выполненными на одной из балок каждого бокового элемента взаимодействунжцими с упорами, размещенными на противоположных балках 12 .

10

Однако в -этом тензодинамометреконсольное расположение измерительных пластин не обеспечивает симметричности упругой системы, что приводит к повышению влияния неизмеряе15мых компонентов нагрузки на результаты измерений продольной силы.Внутреннее расположение измерительной пластины в боковом элементе не позволяет использовать современную тех20нологию создания микросхем тензорёзистивных преобразователей на поверхности этой пластины, что также является препятствием повышению метрологических характеристик тензодина25мометра. Кроме того, различная толщина сварного шва вдоль балок боковых элементов также приводит к не-. симметрии упругой системы динамометра и снижению его метрологических

30 свойств. Целью изобретения является улучшение метрологических характеристик и упрощение изготовления тензодинамометра. Указанная цель достигается тем, что часть каждого бокового элемента размещенная между поперечными силовыми пластинами, выполнена в виде прямоугольного блока с расположенными поего краям на противоположных продольйых балках консольными пластинами, причем тёнзопреобразователи выполнены на внешних плоскостях консольных пластин , а их внутренние плоскости связаны упругими шарнирами с упорами, расположенными на противоположных продольных балкак, при этом продольные балки боковых элементов и корпусные элементы выполнены с продольными пазами, образующими полости под местом их соединения. На фиг. 1 схематически представлен предлагаемый тензодинамометр, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А .на фиг. 1. Тензодинамометр выполнен в виде двух корпусных элементов 1, соединенных между собой боковыми элементами 2. Каждый боковой элемент составлен из трех блоков: двух крайних блоков 3 и среднего блока 4, соединение пЬодольных (по отношению к измеряемой силе F) жестких балок S блоков 3 и 4 с корпусными элементами 1 осуществляется четырьмя продольными сварными швами 6. Продольные балки каждого крайнего блока связаны между собой силовыми поперечными (по отношению к направлению измеряемой силы F) пластинами 7. Средний блок 4 выполнен прямоугольным в плане, а его продольные балки соединены размещенными по кра блока на .противоположных балках 5 консольными пластинами 8, на которы расположены тензорезистивные преобразователи 9, также ориентированным поперек измеряемой силы F, взаимодействующими с ответными упорами 10 на продольных балках. Корпусные элементы 1 и продольны бйлки боковых элементов 2 выполнены с пазами, образующими полости 11 по сварными швами б. Под воздействием измеряемой продольной силы F происходит плоскопараллельное взаимное смещение корпусных элементов 1. Нагрузка с одно го на,другой корпусной элемент пере дается через сварные швы б, жесткие продольные балки 5 боковых элементов 2, поперечные силовые пластины боковых элементов 2, поперечные кон сольные измерительные пластины 8 и упоры 10. При этом происходит изгиб поперечных силовых пластин 7 и консольных измерительных пластин 8, величина которого пропорциональна силе F. Тёнзопреобразователи 9, соединенные в мостовую или полумостовую схему, размешенные на консольныхг пластинах 8, реагируют на этот изгиб изменением сопротивления и соответствующим изменением выходного напряжения в измерительной диагонали моста (или полумоста), которое регистрируется прибором. Разнесенные от продольной оси силовые и измерительные поперечные пластины обеспечивают значительную жесткость динамометра к воздействию неизмеряемых нагрузок (моменту вокруг продольной оси, боковым силе и моменту) . Клинообразная форма корпусных элементов 1 и широкое разнесение силовых поперечных пластин 7 способствуют повышенной жесткости динамометра воздействию неиэмеряемой вертикальной силы и момента от этой силы. Пониженному влиянию этих же факторов способствует разнесение . от середины динамометра консольных измерительных пластин 8 и прямоугольная форма среднего блока 4 бокового элемента 2. При этом более симметричная упругая система динамометра обладает меньшей чувствительностью к неизмеряёмым нагрузкам. Фактором, способствующим повышению симметричности упругой системы динамометра, является ограничение толщины сварного шва б путем организации продольных полостей под месТс1ми соединения корпусных и боковых элементов. При этом сварка электронным лучом дает швы одинаковой толщины, т.е. места соединения обладают одинаковой жесткостью. Внешнее расположение измерительных консольных пластин на среднем блоке бокового элемента позволяет формировать тензопрвобраэователи (мостовые или полумострвые схемы,основные или резервные измерительные цепи, из металла или полупроводникового материала) с использованием современной фототехнологии. Благодаря возможности использования фототехнологии повышается точность размещения тензопреобразователей, снижается чувствительность к неизмёряемым нагрузкам ,и уменьшается трудоемкость изготовления измерительных схем и тензодинамометра в целом. Изобретение обеспечивает 2-3-кратное снижение чувствительности тензодинамометра к неизмеряемкм компонентам нагрузки. изобретения Тензодинамометр продольной силы, содержащий корпусные клинообразные

элементы, соединенные с продольными жесткими балками боковых элементов, связанными между собой поперечными силовыми пластинами, а также поперечными консольными несущими тенэопреобраэователи пластинами/ взаимодействующими с упорами, размещенными на противоположных балках, о т л и ча ющ и йс я тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик за счет исключения влияния неизмеряемых нагрузок, часть каждого бокового элемента, размещенная меж-, ду поперечными силовыми пласт и нами, выполнена в виде прямоугольного блока с расположенными по его краям на противоположных продольных е5алках консольными пластинами,причем тензопреобразователи выполнены на внешних плоскостях консольных пластин, а их внутренние плоскости связаны упругими шарнирами с упорами, расположенньпчи на противоположных продольных балках 5 при этом продольные балки боковых элементов и корпусные элементы выполнены с продольными пазами, образующими полости под местом их соединения. 10 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

15 Electron Beam ffelded One-piece strain Jage Balonces.-Journal Airozaft, 1979, V. 16, W 5 (прототип).