Силоизмерительный датчик

Силоизмерительный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(„)972274

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.05.81 (21) 3289427/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл,з

G 01 1. 1/22

Гооударствеллый комитет

СССР

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.11.82 (53) УДК 531.781 (088.8) IIo делам изобретений и открытий

В. К. Каменев, Ю. Т. Ланин, А. Г. Мозгунортг;

А. А. Никулин и И. E. Сажаев (72) Авторы изобретения

Липецкий литейный завод «Центролит» (71) Заявитель (54) СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЪ|й ДАТЧИК

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах контроля и регулирования технологических процессов.

Известен тензометрический датчик усилия, содержащий корпус, мембрану, силовоспринимающий центр, связанный через мембрану с упругим элементом, выполненным в виде тела вращения с цилиндрической внешней поверхностью, на которой навиты тензорезисторы (1).

Однако этот датчик не обеспечивает требуемой точности измерения при кратковременных осевых и боковых ударных нагрузках, превышающих номинальную.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является силоизмерительный датчик, содержащий упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра и с жесткими участками на концах цилиндра, размещенный внутри корпуса и связанный с последним одним жестким

20 участком через мембрану, а другим участком — жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента (2).

Известный силоизмерительный датчик также обладает недостаточной точностью измерения при кратковременных нагрузках, превышающих ном инальные.

Цель изобретения — повышение точности измерения при кратковременных нагрузках, превышающих номинальные.

Указанная цель достигается тем, что в известный силоизмерительный датчик, содержащий корпус, упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра с жесткими участками на концах цилиндра, размещенный внутри корпуса и связанный с ним одним жестким участком через мембрану, а другим участком — жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента, введен силопередающий элемент с дополнительной мембраной, выполненный в виде установленного коаксиально упругому элементу сплошного цилиндра, один конец которого жестко связан с одним жестким участком упругого элемента, а второй его конец связан с корпусом через дополнительную мембрану, причем второй жесткий участок упругого элемента выполнен в виде усеченного конуса с прорезями по образующей, а в верхней цилиндрической части упругий элемент снабжен четырьмя приливами, жестко связанными с мембра972274

Формула изобретения

4О

S0

55 ной и силопередающим элементом, под которыми размещены параллельными рядами тензорезисторы, при этом цилиндрическая поверхность ме кду этими рядами выполнена с отверстиями.

Кроме того, тензорезисторы включены в мостовую схему так, что тензорезисторьь размещенные в разных рядах по го"и.".он а.п;. и в соседних по вертикали, включены в одно плечо измерительного моста последовательно.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг. 2 — сечение ..— А на фиг. 1; на фиг. 3 — развертка цили1;дрической части упругого элемента и расположение тензорезисторов; на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 1.

Датчик содержит упругий элемент в виде полого цилиндра 1, переходящий снизу в усеченный конус 2, имеющий четыре прорези 3 по образующей поверхности. Тензорезисторы 4 — 11 размещены на цилиндри. ческой поверхности упругого элемента 1 так, что тензорезисторы одного плеча 4 и 5 измерительного моста, включенные последовательно, расположены в разных рядах по горизонтали и в соседних по вертикали. С верхнего торца цилиндр снабжен четырьмя приливами 12, жестко связаными с мембраной 13, имеющей проточку для соединения с корпусом 14. На цилиндрической части упругого элемента 1 между вертикальными рядами тензорезисторов выполнены отверстия 5. Силопередающий элемент 16 связан через мембрану 17 с корпусом 14, а через мембрану 13 — с упругим элементом 1. В нижнем основании усеченного конуса 2 выполнена кольцевая проточка 18, служащая для закрепления упругого элемента в нижней части корпуса 14 винтами 19. Для соединения силопередающего элемента 16 с мембраной 17 корпуса служит фасонная шайба 20. Горизонтальные поверхности мембран 13 и 17 с двух сторон выполнены с кольцевыми проточками 21, расположенными со смещением верхней проточки относительно нижней на половину шага.

Датчик работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р, приложенное сверху на силопередающий элемент или снизу с помощью резьбового углубления в нем, передается на упругий элемент, который подвергается упругой деформации сжатия. Эта деформация преобразуется тензорезисторами, образующими тензометрический мост, в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому усилию. Последовательно соединенные тензорезисторы 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11 каждого плеча измерительного моста размещены в разных рядах по горизонтали и в соседних по вертикали, что обеспечивает исключение погрешности в измерениях из-за неоднородности материала упругого элемента и при действующих нагруз10

25 зю ках, сдвинутых относительно центральной оси.

Благодаря наличию конусной части 2 с прорезями 3, служащей одновременно амортизатором упругого элемента, значительно улучшаются метрологические характеристики датчика за счет более равномерного распределения напряжения внутри упругого элемента 1, что снижает упругие несовер.аенства в нем, а цилиндрическая жесткость упругого элемента, создаваемая четырьмя приливами в верхней его части, жестко связанными с мембраной и силопередающим элементом, обеспечивает нечувствительность датчика к кратковременным боковым ударным нагрузкам, превышающим номинальные, сохраняя при этом его работоспособность.

l. Силоизмерительный датчнк, содержащий корпус, упругий элемент с рабочей частью в виде полого цилиндра с жесткими участками на концах цилиндра, размещенный внутри корпуса и связанный с ним одним жестким участком через мембрану, а другим участком — жестко, и тензорезисторы, укрепленные на рабочей части упругого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при кратковременных нагрузках, превышающих номинальные, в него введен силопередающий элемент с дополнительной мембраной, выполненный в виде установленного коаксиально упругому элементу сплошного цилиндра, один конец которого жестко связан с одним жестким участком упругого элемента, а второй его конец связан с корпусом через дополнительную мембрану, причем второй жесткий участок упругого элемента выполнен в виде усеченного конуса с прорезями по образующей, а в верхней цилиндрической части упругий элемент снабжен четырьмя приливами, жестко связанными с мембраной и силопередающим элементом, под которыми размещены параллельными рядами тензорезисторы, при этом цилиндрическая поверхность между этими рядами выполнена с отверстиями.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что тензорезисторы включены в мостовую схему так, что тензорезисторы, размещенные в разных рядах по горизонтали и в соседних по вертикали, включены в одно плечо измерительного моста последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хе 455253, кл. G Ol 1 1/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Хо 473913, кл. G 01 1 1/22, 1973 (прототип).

972274

Редакто р Л. Фил ь

Заказ 7669/29

Составитель В. Курбатова

Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4