Тензорезисторный датчик веса и силы

;а> бфффтфеф

«

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф

> (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.74 (21) 2037504/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.76. Бюллетень N 44

Дата опубликования описания 30.11.76 (51) М,;iл.-" б 01= 22

Государственный комктет

Совета Министров СССР (53) УДК 531 781(088 8. по делам изсбр тений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Р. Санто, В. А. Годзиковский и И. И. Лифанов (71) Заявитель Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (54) ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ ДАТЧИК ВЕСА И СИЛЫ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения усилий в крановых весах.

Известны тензорезисторные датчики веса и силы, содержащие звездообразный упругий элемент, на каждом ребре которого закреплены тензорезисторы, причем ребра опираются на основание (1).

Известен также тензорезисторный датчик веса и силы, у которого звездообразно располо>кенные изгибаемые ребра соединены с основанием гибкими связями (2).

В таких датчиках малая жесткость упругих элементов, вь:званная применением для измерения силы деформации изгиба, приводит изза большой осадки датчика под нагрузкой к появлению паразитных деформаций и к нелинейности характеристики преобразования, увеличивающей погрешность измерения силы

Использование деформации изгиба требует определенной длины изгибаемой балки для обеспечения номинальной чувствительности датчика, что влечет:a собой увеличение его габаритов.

Цель изобретения — повышение точности измерения силы и уменьшение габаритных размеров датчика.

Это достигается тем, что в предлагаемом датчике ребра упругого элемента выполнены утоненными в средней части, а их концы жестко связаны с основанием, на опорной поверхности которого выполнен кольцевой выступ. Внешний диаметр кольцевого выступа определяется из соотношения 0,6 — 0,9l, где ь l расстояние между наружными концамп противолежащих ребер упругого элемента.

На фиг. 1 показан датчик силы и веса, общий вид; на фиг. 2 — сечение по Л вЂ” Л и;. фиг. 1.

Датчик состоит из силовоспринимающего центрального тела 1, соединенного звездосоразно располо>кенными ребрами 2 с основанием 3, выполненным за одно целое с кош.ами 4 ребер 2. Ребра отделены от основ"-.ø:

1ч расточкой 5. Средние части 6 ребер 2 вьп:c непы утоненными за счет наличия расточск 7 и на них размещены тензорезисторы 8 н 9 под углом +45 к оси датчика. На опорной т:оверхности основания выполнен кольцевой в:ч

20 ступ 10.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемое усилие Р приложено к силовос принимающему центральному телу 1 и вследствие жесткой связи ребер 2 с основанием 3

25 вызывает появление в ребрах деформации сдвига.

Наибольшие касательные напряжения воз— никают в утоненных участках 6, па которых направлении главных осей деформации сдпп30 га, т. е. под углом -45 к осп датчика, t>aç. .ñ

537268

Типография, пр. Сапунова, 2 щены тензорезисторы. Тензорезистор 9 и расположенные аналогично на других ребрах тензорезисторы сжимаются, а тензорезисторы

8, ориентированные перпендикулярно к тензорезисторам 9, растягиваются, Тензорезисторы соединены по мостовой схеме.

Вследствие использования деформации сдвига длина ребер 2 не связана с условием обеспечения номинальной чувствительности датчика и определяется только условием достаточности места для размещения тензорезисторов, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры. Одновременно с уменьшением длины ребер 2 и из-за жесткой связи их с основанием 3 увеличивается жесткость датчика, что повышает точность измерения, особенно динамических сил, Для устранения гистерезиса на опорной поверхности основания 3 выполнен кольцевой выступ 10, диаметр которого выбирается из соотношения 0,6 — 0,9 1, где 1 — расстояние между наружными концами противолежащих ребер упругого элемента. Кесткая связь ребер 2 и основания 3 уменьшает влияние паразитных боковых сил, что увеличивает точность измерения.

Использование датчика веса и силы позволяет повысить точность измерения динамических и статических усилий и уменьшить габаритные размеры датчиков на большие нагрузки, что существенно расширяет сферу их применения.

Предлагаемый датчик может быть использован в крановых весах испытательных маши5 нах и стендах, в том числе динамических.

Формула изобретения

10 Тензорезисторный датчик веса и силы, содержащий звездообразный упругий элемент, на каждом ребре которого закреплены тензорезисторы, и основание, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измере15 ния и уменьшения габаритных размеров, ребра упругого элемента выполнены утоненными в средней части, а их концы жестко связаны с основанием, на опорной поверхности которого выполнен кольцевой выступ, внешний диаметр которого определяется соотношением 0,6—

0,9 1, где 1 — расстояние между наружными концами противолежащих ребер упругого элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3422445, кл. 73 †1, 1966.

2. Авт. св. № 2133787, кл. G 01L 1/22, 1968

30 (прототип) .

Составитель А. Головченко

Редактор Т. Рыбалова Техред М. Семенов

Корректор 3. Тарасова

Заказ 2574/4 Изд. № 1792 Тираж 1029

Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5