Тензорезисторный датчик силы

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 451928 (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 30. 03. 73 (21) 1898947/18-10 с присоединением заявки К.— (32) Приоритет

Опубликовано 30.11,74 Бюллетень № 44

Дата опубликования описания (51) М. Кл. G Oll 1/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 531.7&1(0&&. 8) (72) Автор изобретения

В. А. Годзиковский

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (7!) Заявитель (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК СИЛЫ

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны тензорезисторные датчики силы, содержащие упругий элемент в виде бруса с двумя глухими симметрично расположенными относительно продольной оси бруса цилиндрическими отверстиями, ось которых перпендикулярна к продольной оси бруса и направлению измеряемого усилия, на стен ке между которыми, расположенной в плоскости симметрии бруса, установлены тензарезисторы, и силопередающие элементы, опирающиеся на верхнюю и нижнюю поверхности бруса по разные стороны от оси отверстий. 15

Эти датчики имеют ограниченный диапазон измерений.

В предлагаемом датчике в стенке упругого элемента выколнено центральное круглое отверстие, на внутренней поверхности которого на равных расстояниях друг от друга размещены тензорезисторы, оси которых образуют с осью бруса угол 45о.

Благодаря этому расширяется диапазон измерени й. 25

Кроме того, в датчике внутренние стороны силопередающих элементов установлены от плоскости, перпендикулярной к оси бруса и проходящей через ось отверстий в брусе, на расстоянии 0,2-1,2 радиуса от. верстия в стенке упругого элемента.

На чертеже показан предлагаемый датчик, Датчик содержит упругий элемент 1 с тензорвзисторами 2 и 3, размещенными в отверстии 4, выполненном в стенке 5, разделяющей отверстие 6 на две равные части.

Силопередающие элементы 7 опираются на нижнюю 8 и верхнюю 9 поверхности упругого элемента и передают на него усилие Р, причем внутренние края 10 силопередающих элементов 7 расположены по разные стороны от оси отверстия 4 вверху и внизу.

Датчик работает следующим образом.

Под действием измеряемого усилия P в стенке упругого элемента появляются напряжения сдвига. Вокруг отверстия 4 возни: кает концентрация напряжений и вследствие этого по периферии отверстия напряжения перераспределяются таким образом, 451928 что в точках, лежащих на концах диаметра отверстия, наклоненного к продольной оси упругого элемента под углом 45, вознио кает напряжение растяжения не менее чем в 4 раза превышающее среднее касательное напряжение в стенке 5, а в точках, ле. жаших на концах диаметра, наклоненного к продольной оси уйругого элемента под углом 135 возникают напряжения сжатия, о равные по абсолютной величине напряжениям растяжения.

В соответствии с этим тензорезисторы 2 растягиваются, тензорезисторы 3 сжимаются. Тензорезистрры 2 и 3 включены в соседние плечи моста Уитстона, с которого снимается выходной сигнал датчика, Наличие концентрации напряжений позволяет, не уменьшая чувствительности, увеличить толщину стенки 5, что соответственно повышает жесткость датчика.

При сближении краев 10 силопередаюших элементов 7 чувствительность датчика умен

„щается, что дает возможность измерять большие усилия, С увеличением расстояния между краями чувствительность растет. Это позволяет измерять меньшие усилия, причем выходной сигнал во всех случаях оди.Предмет изобретения

1. Тензорезисторный датчик силы, со держащий упругий элемент в виде бруса с двумя глухими симметрично расположенными относительно продольной оси бруса цилиндг рическими отверстиями, ось которых пер пендикулярна к продольной оси бруса и направлению измеряемого усилия, на стенке между которыми, расположенной в плоскости симметрии бруса, установлены тензорези5 сторы, и силопередаюшие элементы, опира:ющиеся на верхнюю и нижнюю поверхности бруса по разные стороны от оси отверстий, отличающий сятем,,что,,сцелью расширения диапазона измерений, в нем в о стенке упругого элемента выполнено центральное круглое отверстие, на внутренней поверхности которого на равных расстояниях друг от друга размещены тензорезисторы, оси которых образуют с осью бруса угол 45о.

2. Тензорезисторный датчик по и. 1, отличающийся тем,чтовнем внутренние стороны силопередающих элементов установлены от плоскости, перпендикулярной оси бруса и проходящей через ось

: отверстий в брусе, на расстоянии 0,2-1,2 радиуса отверстия в стенке упругого элемента. ников, Э к с пери ментально установлены оптимальныее соотношения между диаметром отверстия 4 в стенке и расстоянием между краям н с и юле редаю ншх деталей, Внутренние

«рая силоцередающих элементов должны пстоять от плоскости, перпендикулярной к продольной оси упругого элемента и проходяшей через ось отверстия на О,2-1,2 его радиуса в соответствии с выбранным диапазоном измерений.

А-А

Составитель В. Ширшов

Редактор T. Рыбалова ТexPelt Т.КУРилко КорректоР: 1 Позниковскаа

З."з /36 / Изд 14 /85 Тираж

Подписное

ЦН1ПЛ1И Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «11атент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24