устройство для измерения нагрузок

Формула изобретения

Устройство для измерения усилий, содержащее два кольцевых силовоспринимающих элемента, между которыми размещен упругий элемент, выполненный из секций токоизолированной тензочувствительной проволоки с контактирующими поверхностями силовоспринимающих элементов, на одной из которых противоположно симметрично выполнены пазы, отличающееся тем, что упругий элемент дополнительно содержит тонкую металлическую пластину, причем секции токоизолированной тензочувствительной проволоки установлены на верхней и нижней поверхностях ее, а пазы выполнены на контактирующих поверхностях обоих силовоспринимающих элементов и расположены противоположно симметрично относительно металлической пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для измерения нагрузок в различных кинематических и силопередающих звеньях, не допускающих увеличения длины цепи или звена.

Известно устройство для измерения нагрузок [1], содержащее два кольцевых силовоспринимающих элемента, между которыми размещен упругий элемент в виде витка (одной секции) токоизолированной тензопроволоки. Недостатком этого устройства является высокая аддитивная температурная погрешность, малая чувствительность и большой поперечный размер.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [2], содержащее кольцевые силовоспринимающие элементы, между которыми размещен упругий элемент (тензоэлемент). Последний выполнен из разомкнутых секций токоизолированной тензопроволоки, а в одном из силовоспринимающих элементов на контактирующей поверхности выполнены противоположно симметричные пазы глубиной более диаметра токоизолированной тензопроволоки. Недостатком этого устройства является большой поперечный размер.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение поперечного размера устройства. Согласно изобретению устройство содержит два кольцевых силовоспринимающих элемента, между которыми размещен упругий элемент, выполненный из тонкой металлической пластины с размещенными на ней секциями токоизолированной тензочувствительной проволоки, расположенными сверху и снизу. На контактирующих поверхностях обоих силовоспринимающих элементов выполнены пазы, которые расположены противоположно симметрично относительно тонкой металлической пластины.

Выполнение тензоэлемента в виде тонкой металлической пластины с секциями токоизолированной тензопроволоки сверху и снизу пластины позволяет "рассредоточить" секции токоизолированной тензопроволоки и таким образом минимум в 2 раза сократить поперечный размер устройства.

Расположение пазов противоположно симметрично относительно металлической пластины на обоих контактирующих поверхностях силовоспринимающих элементов обеспечивает силовой контакт по всей длине токоизолированной тензопроволоки одной верхней и одной нижней секций и деформирование ее без изменения вида контакта во всем диапазоне нагрузок, что обеспечивает работу этих секций, другие секции деформированию не подвергаются.

На фиг. 1 представлена конструкция верхних секций токоизолированной тензопроволоки, на фиг.2 - составные части устройства.

Устройство для измерения силы (фиг.2) состоит из верхнего 1 и нижнего 2 кольцевых силовоспринимающих элементов - плоских колец с пазами, между которыми установлен тензоэлемент 3 - металлическая пластина с двумя секциями ТР1 и ТР2 токоизолированной тензочувствительной проволоки сверху пластины и двумя секциями ТР3 и ТР4 - снизу.

Крепление плоских колец и тензоэлемента между собой может осуществляться любым способом, обеспечивающим относительное перемещение колец по вертикали. Одним из способов является применение клеевого электроизоляционного соединения.

Устройство для преобразования силы работает следующим образом.

При приложении сжимающей, равномерно распределенной нагрузки к плоским кольцам происходит деформирование одной секции ТР1 токоизолированной тензочувствительной проволоки, расположенной сверху пластины по всей ее длине, и другой секции ТР4, расположенной снизу. В результате этого токоизолированная тензочувствительная проволока секций подвергается всестороннему сжатию и происходит увеличение ее сопротивления. При уменьшении нагрузки происходит разгружение токоизолированной тензочувствительной проволоки, приводящее к уменьшению ее сопротивления. Величина изменения электрического сопротивления токоизолированной тензочувствительной проволоки является мерой приложения нагрузки, не превышающей упругую деформацию. Две другие секции ТР2 и ТР3 не деформируются ни при приложении нагрузки, ни при ее снятии.

Включение секций в мостовую измерительную цепь так, что деформированные секции составляют два противоположных плеча, позволит получить выходной сигнал датчика и уменьшить аддитивную температурную погрешность, так как все секции (все плечи мостовой измерительной цепи) выполнены из одинаковой токоизолированной тензочувствительной проволоки (с одинаковым температурным коэффициентом сопротивления), что приводит к аддитивной температурной погрешности, стремящейся к нулю.

Источники информации

1. RU, патент России 2010192 от 30.03.94. Бюл. 6.

2. RU, заявка на изобретение 2001114492/28 от 25.05.01.