Преобразователь силы Советский патент 1982 года по МПК G01L1/10 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к силоизмерительной технике.

Известны преобразователи силы с частотно-модулированным выходным сигналом, используемыми предпочтительно в измерительных системах на небольшие нагрузки, защищённые от влияния крутящих моментов и неизмеряемых компонентов нагрузки, содержащие силопередающий элемент, подвижные и неподвижные части которого связаны упруго-шарнирными брусьями. С силопередающим элементом через тягу связан , силовоспринимающий элемент в виде консо.пьной балки, снабженной чувствительным элементом-резонатором в виде стержня, изменяющего собственную частоту поперечных колебаний при воздействии на него продо.пьных усилий (1.

Данный прёобразовате.пь недостаточно защитен от влияния поперечных сил, несмотря на достаточно сложную конструкцию его упругого элемента, что является его недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь силы, содержащий сиюпередающий элемент, выполненный в

Г виде подвижной и неподвижной частей.

1в1

связанных между собой упруго-шарнирными брусьями, и вибропе емычку, расположенную под углом к направле нию перемещения подвижной части. Известный пресбра-зователь может применяться для измерения достаточно малых нагрузок 2.

Однако из-за непосредственной связи виброперемычки с подвижной частью силопередающего элемента он оказывается подверженным влиянию продо.льных и поперечных (неизмеряемых) сил и моментов, что приводит к появлению дополнительных погрешностей.

Це.пью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в преобразовате.пь силы введен силовоспринимающий элемент, выполненный в виде многогранной плиты с центральным отверстием, в котором размещена виброперемычка, соединенная с плитой, две противоположные грани которой связаны с подвижной и неподвижной частями си.лопередающего элемента , при этом плита может быть выполнена четырехгранной, а по углам ее выполнены дополнительные отверстия, расположенные симметрично отно.сительно центрального отверстия, и.пи) шестигранной, а также тем, что подвижная и неподвижная части силопередающего элемента соединены с противоположньвли гранями плиты через две пары плоских стержней, расположенных параллельно направлению перемещения подвижной части силопередающего элемента, а противоположные грани плиты связаны с плоскими стержнями через пластины, поверхности которых параллельны плоскости плиты причем толщина плиты равна ширине виброперемычки, а угол расположения виброперемычки к направлению перемещения подвижной части силопередающе го элемента выбран в пределах 45-70 На фиг. 1 изображен преобразователь силы с четырехгранной плитой; на фиг,2 - то же, с шестигранной плитой; на фиг, 3 - сечение А-А на фиг. 2. Преобразователь силы (фиг, 1-3 состоит из силопередающего элемента подвижная часть 1 и неподвижная часть 2 которого связаны упруго-шар нирны1 1и брусьями 3, силовоспринимаю щего элемента в виде четырех- или шестигранной плиты с центральным от верстием 4, в котором расположена под углом к направлению перемещения подвижной части 1 виброперемычка 5. Противоположные грани 6 плиты 4 сое динены с подвижной частью 1 и непод вижной частью 2 силопередающего эле мента, образующими совместно с упру го-шарнирнЕлми брусьями 3 четырехзвенный механизм. Толщина плиты 4 равна ширине виб роперемычки 5 {фиг. 3), а сама вибропёремычка 5 расположена в централ НОМ отверстии плиты 4 под углом от 45 до 70 к направлению перемещения подвижной части 1. По углам четырех гранной плиты выполнены четыре дополнительные отверстия 7, расположенные симметрично относительно ее центрального отверстия (фиг. 1), Противоположные грани 6 плиты 4 могут соединяться с подвижной частью 1 и неподвижной частью 2 посредством двух пар плоских стержней 8, расположенных параллельно относи тельно направления перемещения подвижной части 1, и двух пластин 9, поверхности которых параллельны пло кости плиты 4 (фиг. 2 и 3). Система возбуждения 10 вибропере мычки 5 включает поляризованные электромагниты 11, расположенные с двух ее сторон и соединенные со вхо дом и выходом усилителя 12. Преобразователь силы работает следующим образом. При воздействии на подвижную часть 1 силы Р четырехзвенный механизм деформируется таклм образом, что его жесткие части, связанные с противоположными гранями 6 плиты 4 с центральным отверстием, перемещаются параллельно друг к другу и передают нагрузку на плиту 4 с центральным отверстием, в котором под углом расположена виброперемычка 5. Отверстие в плите 4, со стенками которого соединены концы виброперемычки 5 при этом деформируется в эллипс, большая ось которого располагается под углом 45 относительно направления действия силы Р. Вместе с плитой 4 деформируется виброперемычка 5, в которой возникают продольные растягивающие усилия, изменяющие частоту ее поперечных колебаний, создаваемых посредством системы возбуждения 10. Значение измеряемого усилия определяется по изменению частоты виброперемычки 5, Силовоспринимающий элемент в виде четырехгранной плиты 4 применяется для измерения относительно высоких нагрузок за счет большой площади ее поперечного сечения. Отверстия 7 по углам плиты 4 позволяют в определенных пределах изменять чувствительность преобразователя силы. Для обеспечения измерения малых усилий применяется шестигранная плита 4 (фиг. 2). Толщина плиты выбирается равной ширине виброперемычки 5, при этом поперечное сечение плиты 4 должно быть минимальным. Кроме того, повышение чувствительности преобразователя силы может достигаться при увеличении угла расположения виброперемычки 5 от 45 до 70, что обеспечивается согласованием продольной жесткости виброперемычки 5 с жесткостью плиты 4 по ее деформации в плоскости расположения виброперемычк и. При воздействии на силопередающий. элемент вертикальных неизмеряемых сил и моментов последние воспринимаются упруго-щарнирнымИ стержнями 3,имею)цими в этом направлении большую жесткость. Незначительные.продольные деформации, которые все же возникают в упруго-шарнирных стержнях 3, компенсируются двумя парами плоских стержней 8, имеющих малую изгибную жесткость в соответствующем направлении, что сводит к минимуму воздействие неизмеряемых вертикальных сил и моментов на силовоспринимаюший элемент. Защита силовоспринймающего элемента, плиты 4 и виброперемычки 5 от скручивающих моментов и неизмеряемых сил, действующих перпендикулярно плоскости плиты 4, обеспечивается как за счет поперечной жесткости упруго-шарнирных брусьев 3, так и развязки, создаваемой двумя пластинами 9,

В связи с высокой степенью защиты преобразователя силы от воздействия неизмеряемых сил и моментов обеспечивается повышение точности измерений, при этом конструкция устройств, в которых он применяется,может быть значительно упрощена, что сокращает их металлоемкость и стоимость,

Формула изобретения

1,Преобразователь силы, содержащий силопередающий элемент, выполненный в виде подвижной и неподвижной частей, связанных между собой упруго-шарнирными брусьями, и виброперемычку, расположенную под углом к направлению перемещения подвижной части, отличающий ся тем, что, с целью повышения точности, в него введен силовоспринимающий элемент, выполненный в виде многогранной плиты

с центральным отверстием, в котором размещена виброперемычка, соединенная с плитой, две противоположные грани которой связаны с подвижной и неподвижной частями силопередающего элемента.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что плита выполнена четырехгранной, а по углам ее выполнены дополнительные отверстия, расположенные симметрично относительно центрального отверстия плиты.

3. Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что плита выполнена шестигранной. 5 4. Преобразователь по пп.1-3,

отличающийся тем, что подвижная и неподвижная части силопередающего элемента соединены с противоположными гранями плиты через две

0 пары плоских стержней, расположенных параллельно направлению перемещения подвижной части силопередаивдего элемента.

5, Преобразователь по пп. 1-4,

5отличающийся тем, что противоположные грани плиты связаны с плоскими стержнями через пластины, поверхности которых параллельны плоскости плиты.

Q6. Преобразователь по пп. 1-5,

отличающийся тем, что толщина плиты равна ширине виброперемычки, а угол расположения виброперемычки к направлению, перемещения

5 подвижной части силопередаквдего элемента выбран в пределах 45-7(f .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

Q 150273, кл. G 01 L 1/10, 1962. I 2, Авторское свидетельство СССР № 324518, кл. G 01 L 1/10, 1967 (прототип).

/2

JbL