Датчик силы

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3l5063

Союз Советск»»

Соцналистическнз

Реояубяи»

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК G 011 1 22

Заявлено 25.1.1968 (№ 1211991/25-28) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 21.1Х.1971. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 23.Х1.1971

Комнтет оо делам наобретенн4 н открытнй прн Совете тлнинстрое

СССР

УДК 531.781(088.8) Авторы изобретения А. И. Михайлов, В. P. Санто, Л. Г. Эткин и В. Я. Яновский

Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс

ДАТЧИК СИЛЪ|

Изобретение относится к области силоизмерительной техники.

Известны датчики силы, содержащие плоскую раму, упругое тело и. вибрационно-частотный преобразователь, чувствительным элементом которого является тонкий призматический стержень-резонатор, изготавливаемый обычно как одно целое с упругим телом.

Резонансная частота стержня связана с величиной продольных сил, приложенных к его концам. Стержень работает в режиме автоколебаний аналогично генератору камертонного типа.

Недостаток известных датчиков силы заключается в том, что защитная рама эффективно исключает воздействие неизмеряемых боковых нагрузок на датчик только в одной плоскости, к тому же датчики имеют сравнительно большие габариты и вес.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения силы при воздействии на датчик неизмеряемьи боковых сил и моментов в любых, плоскостях, проходящих через его ось, а также уменьшение габаритов и веса датчика.

Поставленная цель достигается введением пространственной рамы с четырьмя симметрично расположенными стойками, концы которых соединены между собой кольцом. Верхняя шейка упругого элемента связана со стойками рамы через пластины, расположенные на некотором расстоянии под мембраной.

Уменьшение габаритов и веса достигается благодаря выполнению упругого тела в виде заполняющего пространство между стойками бруса с центральным отверстием, в котором находится чувствительный элемент. При этом в брусе имеются еще два сквозных отверстия, расположенные выше и ниже центрального, которые обеспечивают выравнивание эпюры напряжения в зоне отверстия с чувствительным элементом, позволяя тем самым более полно использовать его объем.

На фиг. 1, 2 показан датчик в двух проекциях; на фнг. 3 — разрез по Л вЂ” Л на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез по Б — Б на фиг. 1., Пространственная рама датчика образуется основанием 1, четырьмя симметрично расположенными на нем стойками 2 и кольцом 8, соединяющим между собой концы стоек 2. Упругое тело 4 в виде бруса, заполняющего пространство между стойками 2 имеет центральное отверстие 5, в котором расположен чувствительный элемент — резонатор б. По обе стороны от резонатора 6 с зазорами установлены поляризованные электромагниты 7. Один из электромагнитов 7 соединен со входом усилителя 8, а другой с его выходом. Два сквозных отверстия 9, имеющиеся в упругом теле 4, расположены таким образом, что их оси лежат в верти30 кальной плоскости симметрии, параллельны оси центрального отверстия 5 и находятся по обе стороны от него. Через верхнюю шейку 10

315063 упругое тело 4 пластинами 11 и мембраной 12 связано с рамой. Через нижнюю шейку 18 упругое тело соединено с основанием.

Датчик защищен от внешних воздействий кожухом 14.

При включении питания усилителя 8 чувствительный элемент — резонатор 6 возбуждается. Часть нагрузки Р, действующей на датчик, воспринимается чувствительным элементом при его деформации с упругим телом, в результате чего происходит изменение частоты колебаний элемента. В связи с наличием двух отверстий 9 напряжения в упругом теле, создаваемые сосредоточенной силой Р, выравниваются по сечениям в зоне отверстия,с чувствительным элементом.

При наличии боковых сил или моментов они через мембрану 12 и пластины 11 воспринимаются стойками 2 пространственной рамы. При этом изгибающие моменты, возникающие в шейках упругого тела при некоторой деформации стоек, не вызывают существенных перераспределений налряжений в рабочей части упругого тела.

Предмет изобретения

1. Датчик силы, содержащий раму, выполненную в виде основания со стойками, упругий элемент, соединенный нижней шейкой с основанием, а верхней — через горизонгальные связи и мембрану со стойками, чувствительный элемент — резонатор расположен2 ный в упругом элементе, поляризованные электромагниты, размещенные с двух сторон резонатора и соединенные с усилителем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности от воздействия боковых нагрузок, стойки расположены равномерно по окружности и соединены между собой кольцом.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью восприятия рамой действующих на датчик изгибающих моментов, в нем на некотором расстоянии под мембраной расположены пластины, соединенные с верхней шейкой упругого элемента и со стойками рамы.

3. Датчик по пп. 1, 2, отличающийся тем, что, с целью уменьшения его габаритов и веса, упругое тело выполнено в виде заполняющего пространство между стойками рамы бруса с центральным отверстием, в котором находится чувствительный элемент, и двумя сквозными отверстиями, оси которых расположены в вертикальной плоскости, параллельны оси центрального отверстия и проходят по обе стороны от него.

315063

Фиг.

Фиг ч

Фи а,У

Редактор В. Левятов

Заказ 3255/4 Изд. № 1376 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, Составитель А. Босой

Техред Л. Н. Богданова

Корректоры: Т. А. Гревцова и E. Н. Зимина