SU901856A1 - Force pickup - Google Patents

Description

изобретение относитс  к устройствак дл  измерени  статических и динамических сил.This invention relates to devices for measuring static and dynamic forces.

Известен снлоизмерительный датчик, содержащий полый цилиндр, заполненный жидкостью, поршень, воспринимающий усилие и тензопреобразователь, устаиовленный в дне цилиндра {1 .Known with a measuring sensor containing a hollow cylinder filled with liquid, a piston, receiving the force and strain gauge, installed in the bottom of the cylinder {1.

В этом устройстве измер ема  сила преобразуетс  в гидростатическое давление жидкости, действующее на тен-. зопреобразователь, благодар  чему по вышаетс  точность измерени  и достигаетс  независимость его показаний от распределени  нагрузки и эксцентриситета точки ее приложени , однако наличие непосредственного контакта жидкости с тензопреобразователем, необходимость в уплотнени х в поршне и электровыводах снижают его надежность , точность измерени .и обуславливают его временную нестабильность . . In this device, the measured force is converted to the hydrostatic pressure of the fluid acting on the ten-. transducer, due to which the measurement accuracy is increased and its readings are independent of the load distribution and eccentricity of its application point; however, the presence of direct contact of the liquid with the strain gauge, the need for seals in the piston and electrical leads reduce its reliability, accuracy of measurement, and determine its temporal instability . .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее полый цилиндр, с силовоспринимающим поршнем, силоперёдающий элемент, тензопреобразователь 2 .Closest to the present invention is a device comprising a hollow cylinder, with a force-receiving piston, a silo-transducer element, a strain gauge 2.

Ь известном устройстве благодар  использованию эластомера в качествеB known device due to the use of elastomer as

силопередаю1чего элемента вместо жццкости устранены вышеуказанные недостатки , однако размещение тензопреобразовател  в эластомере обуславливает неустойчивости положени  нулевой точки отсчета (дрейф нул ) вследствие различных температурных коэффициентов расширени  эластомера и тензопреобразовател , что уменьша10 ет точность измерени .force element of which element instead of hardness eliminated the above disadvantages, however, placing a strain gauge in an elastomer causes instabilities in the zero point of reference (drift zero) due to different temperature coefficients of expansion of the elastomer and strain gauge, which reduces the measurement accuracy.

Цель изобретени  - повьвиение точности измерени .The purpose of the invention is to improve measurement accuracy.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цилиндре выполнен опор15 ный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередбиовдий элемент вьтолнен в виде Герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью.The goal is achieved by the fact that a support disk is made in the cylinder, on which the wire strain gauge is located, and the force-bearing element is made in the form of a hermetic elastic shell filled with liquid.

2020

На фиг.1 изображен датчик силы, общий вид; на фиг.2 - узел тензопреобразовател  с электровводом; на фиг.З - тензопреобразователь, вид сверху.Figure 1 shows the force sensor, a general view; figure 2 - node strain gauge with electrical input; on fig.Z - strain gauge, top view.

2525

Датчик силы содержит полый ц линдр 1 с плоским дном 2, в котором выполнено отверстие 3. В верхней части цилиндаа размещен поршень 4 с уплотнительным кольцом 5. Под порш- 30 нем размещен силоперёдающий элемент. выполненный из резиноподобного мйтериала в виде цилиндрическрй герметически замкнутой эластичной оболочки 6, заполненной жидкостью 7.. Ниже ос овани  силопередающего элемента рас положен металлический опорный диск 8 снабженный отверстием 9 и выточкой на внешнем диаметре с одетым на нее металлическим кольцом 10, которое служит дл  предотвращени  выдавливани  материала силопередаюадего элеменThe force sensor contains a hollow cylinder 1 with a flat bottom 2 in which an opening 3 is made. In the upper part of the cylinder there is a piston 4 with a sealing ring 5. A force-transmitting element is placed under the piston. made of rubber-like material in the form of a cylindrical, hermetically closed elastic sheath 6 filled with liquid 7. Below the axis of the power supply element is a metal support disk 8 provided with a hole 9 and a recess on the outer diameter with a metal ring 10 that is pressed on it, which serves to prevent extrusion material transfer material

та и обеспечени  электрического контакта опорного диска с камерой. На верхней поверхности опорного диска с прослойкой изол тора 11 неподвижно расположен, например приклеен, тензопреобразователь 12, выполненный, например, из проволоки в виде плоской фигуры. Материал проволоки обладает свойством измен ть удельное сопротивление с изменением давлени . Этим свойством обладает, например, манганин, который широко примен етс  в датчиках:, давлени . В нижней части полости камеры размещен электроввод 13, выполненный из цельной металлической заготовки, имеющий в верхней части выступ 14, а в нижней хвостовик 1. Выступ14 электроввода и его верхн   плоскость покрыты механически прочными электроизолиругощими сло ми 16 и 17, например слюдой или бакелитом, и выступ 14 до упора запрессован в отверстие 9 опорного диска 8. Бокова  поверхность и нижнее основание электровзода также покрыты электроизолирующими сло ми 18 и 19. Внутренний конец тензопресйБразовател  электрически соединен с выступом 14, а внешний - с опорным диском 8, например припа н. Электроввод и камера соединены с регйстратором измер емой силы. Устройство работает следующимобразом . При действии измер емой силы F на поршень 4 в жидкости 7, заключенной в оболочке б эластичного элемента, возникает гидростатическое давление, которое через оболочку передаетс  на тензопреобразователь 12. Благодар  тому, что тензопреобраэователь жестко опираетс  на поверхность опор ного диска, прочность его механичесет точность измерени . Точность повышаетс  также благодар  тому, что в устройстве устранено вли ние температурных изменений силопередающего элемента (внутренних.напр жений) на тензопреобразователь. Измер емую силу F определ ют поизменению сопротивлени  тензопреобразовател  при юмощи регистратора.This ensures electrical contact between the platter and the camera. On the upper surface of the supporting disc with an interlayer of an insulator 11 is fixedly located, for example glued, a strain gauge 12, made, for example, of a wire in the form of a flat figure. The wire material has the property of varying resistivity with pressure. This property has, for example, manganin, which is widely used in sensors:, pressure. In the lower part of the chamber cavity there is an electrical input 13, made of solid metal billet, having a protrusion 14 in the upper part, and in the lower shank 1. An electrical input protrusion 14 and its upper plane are covered with mechanically strong electrically insulating layers 16 and 17, for example, mica or bakelite, and the protrusion 14 is pressed into the aperture 9 of the support disc 8. Up to the stop. The side surface and the bottom base of the electrowater are also covered with electrically insulating layers 18 and 19. The internal end of the strain gauge is electrically connected to the protrusion 14, and External Expansion - with the support disc 8, for example soldered. The electrical input and the chamber are connected to the measured force recorder. The device works as follows. Under the action of the measured force F on the piston 4 in the fluid 7 enclosed in the shell b of an elastic element, a hydrostatic pressure occurs, which is transmitted through the shell to the strain gauge 12. Due to the fact that the strain gauge rests firmly on the surface of the supporting disc, its strength is mechanically measured . Accuracy is also enhanced by the fact that the device eliminates the effect of temperature changes in the force-transmitting element (internal voltages) on the strain gauge. The measured force F is determined by the change in resistance of the strain gauge with the recorder's help.

Claims (2)

В устройстве силопередающий эластичный элемент всегда может быть выполнен с соблюдением услови  , где h - толщина (высота) силопередающего элемента, t - толщина стенки цилиндра . При соблюдении данного услови  требовани  к прочности цилиндра сильно, снижаютс . Это обусловлено тем, что давление на его стенки действует лишь на малом участке Ь , котокой св зи с этой поверхностью воэрастаат с увеличением давлени . Поэтому под давлением узел тензопреоС- разователь - опорный диск превращаетс  в единый жесткий комлекс и- тем самым обеспечиваетс  его живучесть. Давление, оказываемое оболочкой на тензопреобразрватель, практически эквивалентно гидростатическому. Поэтому вредные тангенциальные напр жени  на нем отсутствуют, что повышарый испытывает MopiHvw поддержку со стороны соседних (не нагруженных) частей, что повышает надежность устройства . Формула изобретени  Датчик силы/ содержащий полый цилиндр с силовоспринимающим поршнем, силопередающий элемент и тенаопреобраэователь , отличающийс  тем, что, с целью повышени -точности измерени , в цилиндре выполнен опорный диск, на котором расположен проволочный тензопреобразователь, а силопередающий элемент выполнен в виде герметичной эластичной оболочки, заполненной жидкостью. Источники информации, прин тые во внимание при экспертнзе 1.Авторское свидетельство СССР 177661, кл. G 01 L 1/18, 1965. In a device, an elastic-transmitting elastic element can always be made under the conditions where h is the thickness (height) of the transmitting element, t is the thickness of the cylinder wall. Under this condition, the requirements for the strength of the cylinder are greatly reduced. This is due to the fact that the pressure on its walls acts only on a small portion of L, which is a bond with this surface, which increases with increasing pressure. Therefore, under pressure, the unit of the strainer-distributor — the supporting disk is transformed into a single rigid complex, and thus its durability is ensured. The pressure exerted by the shell on the strain gauge is almost equivalent to hydrostatic. Therefore, there are no harmful tangential stresses on it, which the MopiHvw is experiencing increased support from neighboring (unloaded) parts, which increases the reliability of the device. Claims of force sensor / containing a hollow cylinder with a force-receiving piston, a force-transmitting element and a transducer, characterized in that, in order to increase measurement accuracy, a supporting disk with a strainer wire is located in the cylinder, and the power-transmitting element is designed as a sealed elastic shell filled with fluid. Sources of information taken into account in expert opinion 1. USSR author's certificate 177661, cl. G 01 L 1/18, 1965. 2.Патент США I 3410135, кл. 73-141, опублик. 1977 (прототип)2. US Patent I 3410135, cl. 73-141, published. 1977 (prototype) 10ten