Датчик для измерения продольного усилия в шланге Советский патент 1982 года по МПК G01L1/22 

(54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО УСИЛИЯ В ШЛАНГЕ Изобретение относится к технике измерения сил в различных твердых физических телах по их деформациям с помо щью резисторных тензометров, в особенности для измерения продольных усилий Б гибких раствороводах, шлангах водолазного снаряжения, шлангах и рукавах пневмо- и гидроинструмента в строительстве, в трубах и т.д., находящихся под совместным действием внутреннего давления и внешней нагрузки, в частности в шлангах гидроприводов путевых и дорожных машин и механизмов на железнодорожном транспорте. Известен датчик осевого усилия, действующего нашланг, содержащий цилиндрический жесткий патрубок и кониентрич- но расположенную с ним втулку с тензорезисторами, концы которой прикреплены к шлангу и обхватывают через уплотните ли патрубок с возможностью осевого перемещения относительно патрубка. 1 . Недостаток датчика известной констру шш состоит в том, что при одновремен- НОМ действии внешней осевой нагрузки и внутреннего давления он не псхзволяет вьщелить сигнал, характеризующий продольное усилие, вызванное действием лишь внешней осевой нагрузки. Конструкция датчика довольно сложна. Кроме то. го, наличие уплотнителей, а значит и трения меладу пассивным патрубком и измерительной втулкой, приводит к искажению измеряемой величины и ухудшению разрешающей способности и точности замеров датчика. Известен датчик осевого усилия, действующего на шланг, содержащий проходной патрубок с ориентированным вдоль его оси тензорезистором С 2 . Недостатком известного датчика является сложность его конструкции, а также низкая чувствительность, выз ванная тем, что в месте расположения тензорезистора материал патрубка имеет составляющую осевой деформации, вызванную давлением среды в шланге. Целью изобретения является упроще- ние конструкции .и повышение чувствительности датчика за счет уменьшения влияния давления среды в гштнге на показание датчика. Поставленная цель достигается тем, что патрубок выполнен в виде отрезка трубы, внутренний диаметр которой эксцентричен наружному, тензорезистор расположен в максимуме уточения патрубка, при этом размеры псит речного сече- ния патрубка определяются из соотношенияъ-.р где с| . - внутренний диаметр патрубка, принимаемьй равным внутренне му диаметру шланга; -наружный диаметр патрубка; --заданная толпоша стенки патру ка в месте установки тензорезйстора;/X. - коэффициент Пуассона для материала патрубка. . На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик. Датчик содержит патрубок 1, на кото ром в максимуме утонения стешш накле . ен продольный тензорезистор 2, Размеры поперечного сечения патрубк взаимрсвязань зависимостью, приведенной, выше и найденной из условия равенства нулю относительной продольной деформации в месте наклейки тензорезисто ра 2 при действии внутри патрубка толь ко давления. Внутренний диаметр с| патрубка считается заланньтм и принят рав ным диаметру шланга. Толщина стешш t патрубка задана минимально допустимой по условиям прочности и ориентировочна равна 1/40 d . . При действии внутреннего давления в патрубке возникает осевая и радиальна составляющие этого давления. Осевая составляющая вызьтает общее удлинение патрубка в продольном направлении, пропорциональное продольным растягивак щим напряжениям, и увеличение омического сопротивления тензорезистора. Радиальная составляющая вызывает сокращ ние патрубка в продольном направлении, пропорциональное поперечньгм растягивающим напряжениям в патрубке, что вызы вает уменьшение омического сопротивления тензорезистора. Как указано выше размеры патрубка выбраны таким образом, что в месте установки тензорезистора осевая дефор97мация материала патрубка от действия внутреннего давления равна нулю. При дополнительном действии внешней продольной растягивающей нагрузки на шланг, последняя вызывает появление осевой деформации в месте установки тензорезистора. Таким образом, датчик при принятой форме патрубка и принятом месте установ ки рабочего тензорезистора всегда является. активным по отношению к внецшей продольной нагрузке и обеспечивает выделение сигнала, характеризующего эту нагрузку. Предлагаемый датчик для измерения продольного усилия в шланге отличается от известного простотой своего устройства и состоит практически из одной детали (naTjiy&ca) несложной конфигурации, а также более высокой чувствительности. Формула изобретения Датчик для измерения продольного усилия в шланге, содержац1Ий проходной патрубок с ориентированным вдоль вго оси тензорезистором, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и павьпиения чувствительности датчика за счет уменьшения влкя-. ния давления среды в шланге на показание датчика, патрубок вьшолнен в виде отрезка трубы, внутренний диаметр которой эксцентричен наружному, Тензорезистор расположен в максимуме утонения стешш патрубка, при этом размеры поперечного сечения патрубка определяются из соотношения где d - внутренний диаметр патрубка, принимаемый равным внутреннему диаметру шланга; -наружный диаметр патрубка; -заданная толщина стенки патрубка в месте установки тензорезистора;LL. - коэффициент Пуассона для материала патрубка. Источники информации, принятые во внимание,при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 465566, кл. q 01 L. 1/22, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 569882, кл. G 01 L 1/22, 1976 (прототип).