Устройство для измерения поперечной нагрузки на брус

пп 55б355

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.10.75 (21) 2182101/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 22.06.77 (51) М. Кл з G 01 L 1/22

Государственный комитет

Совета Министрвв СССР (53) УДК 531.781(088.8) 00 делам нзвбретений и аткрытий (72) Автор изобретения

А. П. Локтионов

% fl

ФМД а1 Ь|НЯ9 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ

НАГРУЗКИ НА БРУС

Изобретение относится к области измерений нагрузок на силовые элементы конструкции различных устройств и может быть использовано в бортовых комплексах измерения стояночного веса и центровки самолетов и вертолетов.

Известно устройство для измерения поперечной нагрузки на силовые элементы шасси, содержащее датчики изгибных деформаций силовых элементов, деформация изгиба которых зависит не только от величины поперечной силы, а и от величины .изгибающего момента. Постоянная вдоль продольной оси бруса составляющая изгибающего момента (момент трения в шарнирах силового элемента) и вариации координат точек приложения внешних сил вызывают методическую погрешность измерения поперечной нагрузки датчиками изгибных деформаций.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения поперечной нагрузки на силовой элемент шасси, имеющий с двух сторон поперечного сечения силового элемента два датчика деформации сдвига, каждый из которых содержит тензопреобразователь линейного перемещения и два кронштейна крепления тензопреобразователя на силовой элемент перпендикуляно к продольной оси силового элемента. Тензопреобразователь жестко крепится к одному из кронштейнов и регулируемым фрикционным соединением к другому кронштейну. Это соединение образуется прокладкой и зажимным конусом, поджатый гайкой в продольном направлении и обжимаемым по бокам прорезью во втором кронштейне. Для обжимания конуса на свободном конце прорези имеется болтовое соединение.

10 В этом устройстве фрикционное крепление тензопреобразователей к кронштейнам через прокладки и конус приводит к чувствительности датчиков к силам, действующим перпендикулярно к тензопреобразователям. Приме15 нительно к шасси этими силами являются боковые и лобовые нагрузки. При значительных по величине боковых силах возможны сдвиги элементов фрикционного крепления тензопреобразователей и соответственно сме20 щения выходных характеристик датчиков.

Кроме того, датчики этого устройства чувствительны к температурным изменениям размеров кронштейнов.

Точность предлагаемого устройства повы25 щена за счет того, что в каждом датчике перный кронштейн выполнен в виде стержня, расположенного вдоль продольной оси бруса, а второй кронштейн — в виде двухпальцевой вилки, обхватывающей пальцами первый

ЗЭ кронштейн, причем тензопреобразователи же556355 бО

65 стко закреплены между IIBJIblldMH вилки и первым кронштейном по обе стороны от него.

На фиг. 1, 2 показано устройство измерения поперечной нагрузки на брус; на фиг. 3— первый кронштейн каждого датчика; на фиг.

4 — второй кронштейн каждого датчика; на фиг, 5 — электрическая схема.

Устройство для измерения поперечной нагрузки на брус включает в себя два датчика сдвига 1, размещенных с двух сторон бруса 2. Каждый датчик содержит тензопреобразователи 3 — 6 линейного перемещения и кронштейны 7, 8 крепления тензопреобразователей к брусу 2. Первый кронштейн 7 выполнен в виде стержня, расположенного вдоль продольной оси бруса, второй кронштейн 8 в виде двухпальцевой вилки, обхватывающей пальцами 9, 10 первый кронштейн 7. Тензопреобразователи 3 — 6 (рассматриваем устройство с четырьмя тензопреобразователями в каждом датчике) закреплены между пальцами 9, 10 кронштейна 8 и кронштейном 7 в

,плоскости действия меньших угловых дефор:маций от изгиба и кручения бруса (в данном примере тензопреобразователи размещены в плоскости действия деформаций от изгиба).

Тензопреобразователи 3 — 6 выполнены в виде закрепленных с предварительным натягом электротензометров сопротивления с жесткостью, существенно меньшей жесткости кронштейнов 7, 8, и бобышек 11, 12 — элементов крепления кронштейнов 7, 8 к брусу 2.

Тензопреобразователи 3 — 6 каждого датчика включены в схемы 13, 14 полных мостов так, что тензопреобразователи 3, 4 пальца 9 и тензопреобразователи 5, 6 пальца 10 подключены в противоположные плечи мостов 13, 14.

Мостовые схемы обоих датчиков включены параллельно друг другу в общую схему сдвоенного моста (элементы термокомпенсации и балансировки на фиг. 5 не показаны). Первый кронштейн 7 имеет продольные элементы 15 и 16, причем продольный элемент 15, к которому прикреплены тензорезисторы 3 — 6, имеет изгибную жесткость, значительно меньшую, чем у продольного элемента 16. Концы продольных элементов 15, 16 соединены упругой перемычкой 17.

Пальцы 9, 10 вилки кронштейна 8 и продольные элементы 15, 16 вилки кронштейна 7 переходят в хвостовики перемычками-шарнирами 18. Хвостовики кронштейнов 7, 8 раздвоены продольной прорезью и имеют поперечные отверстия под крепежные болты 19, 20. Часть 21 хвостовика, прилегающая к бобышке 11 или 12, имеет отверстие с резьбой для жесткого крепления кронштейна 7 или 8 к бобышке 11 или 12 болтом 19 или 20.

В другой части 22 хвостовика отверстие выполнено большего диаметра, чем диаметр болтов 19, 20. Части 22 кронштейнов 7, 8 упруго поджаты к частям 21 гайками 23, 24.

Тензорезисторы 3 — 6 прикреплены к кронпггейну 7 через переходную планку 25, стяну10

55 тую с продольным элементом 15 кронштейна

7 резьбовыми соединениями 26.

Деформация сдвига, например смещение бобышки 11 вниз IIQ отношению к бобышке

12, вызывает увеличение сопротивления тензорезисторов 3, 4 и уменьшение сопротивления тензорезисторов 5, 6, на выходе устройства сигнал пропорционален этому сдвигу, Предварительный натяг тензорезисторов 3 — 6 служит для предотвращения потери устойчивости — недопущения их провисания.

Изгибные деформации бруса 2 определяют наличие взаимного угла поворота бобышек

11, 12. Поворот, например, бобышки 12 по часовой стрелке вызывает увеличение сопротивления тензорезисторов 3, 6 и уменьшение сопротивления тензорезисторов 4, 5. Уравновешивание мостовых схем не нарушается, и сигнал на выходе устройства отсутствует.

Кручение каждым датчиком 1 воспринимается как сдвиг, но разного знака, например у датчика 1 увеличивается сопротивление тензорезисторов 3, 4 и уменьшается у тензорезисторов 5, 6, а у другого — наоборот. Параллельное подключение мостовых схем 13 и 14 компенсирует эти эффекты, и на выходе устройства сигнал от кручения отсутствует.

В реальной конструкции при конкретных величинах главных жесткостей изгиба тензопреобразователи при нагружении датчика искривляются. Если одна из главных жесткостей изгиба тензопреобразователя мала по сравнению с другой (это обычно имеет место у тензорезисторов), то при изгибе в плоскости наибольшей жесткости возможна потеря устойчивости плоской формы изгиба и возникновение дополнительной погрешности. Расположение тензорезисторов в плоскости действия меньших угловых деформаций от изгиба и кручения бруса обеспечивает минимальный уровень изтибных деформаций тензорезисторов в плоскостях их наибольшей жесткости изгиба.

При монтаже и регулировке каждого датчика 1 сначала на бобышку 11 устанавливают кронштейн 7, затягивают болт 19 и хвостовик кронштейна 7 поджимают гайкой 23. Затем на бобышку 12 устанавливают кронштейн 8 с планкой 25 и тензопреобразователями 3 — 6, затягивают болт 20 и хвостовик кронштейна

8 поджимают гайкой 24. Резьбовыми соединениями 26 планку 25 крепят к кронштейну 7 и вращением гаек 23 и 24 устанавливают необходимый выходной сигнал датчика.

Регулировка гайкой 23 изменяет величину прогиба упругой системы: перемычка-шарнир

18, продольный элемент 15 и перемычка 17.

Планка 25 размещается в таком месте продольного элемента 15 кронштейна 7, что регулировка гайкой 23 перемещает планку 25 перпендикулярно к нейтральной плоскости, а это эквивалентно изгибной деформации. Такое выполнение регулировочного узла позволяет компенсировать взаимные смещения ба2 1 !92д7,9,ту 2f g 20 2

22

2Е 25 5 6 10

P4re 1

11 зовых поверхностей бобышек 11 и 12 производственного характера.

Формула изобретения

Устройство для измерения поперечной нагрузки на брус, содержащее два датчика относительной деформации сдвига с тензопреобразователями и кронштейнами крепления, отличающееся тем, что, с целью поныв ения точности, в каждом датчике первый кронштейн выполнен в виде стержня, расположенного вдоль продольной оси бруса, а

5 второй кронштейн — в виде двухпальцевой вилки, обхватывающей пальцами первый кронштейн, причем тензопреобразователи жестко закреплены между пальцами вилки н гервым кронштейном по обе стороны от него.

556355

18 1Х А

Аие. У

Фиг, 4

Составитель А. Новиков

Техред О. Тюрина Корректор Е. Жаворонкова

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 1380/1 Изд. № 502 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2