Пружний елемент тензодинамометра

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения силы, веса и других механических величин. Известен чувствительный элемент в виде круглого диска, выполненного за одно целое с кольцевым буртом, разрезанного радиальными прорезями от бурта до центра на балки равного сопротивления, при этом балки соединены в центре гибкими перемычками, выполненными с ними заодно [1]. Недостатком аналога является тот факт, что тензорезисторы в данном случае наклеены на балки равного сопротивления, а это приводит к дрейфу показаний по времени ввиду сдвиговых явлений. Это в конечном итоге сказывается на точности измерения. Кроме того, чувствительность такой конструкции элемента недостаточна ввиду ее жесткости за счет выполнения соединений за одно целое. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является упругий элемент тензодинамометра, содержащий втулку с кольцевой пластиной на ее торце, выполненной с ней за одно целое и разрезанной на радиальные балочки равного сопротивления, и примыкающее к ним подрезисторное кольцо [2]. Кинематическая схема передачи измеряемой нагрузки на тензорезисторы у этого элемента аналогична круговой пластине со стойками, хотя наличие окон и уменьшает ее жесткость, упругий элемент обладает малой чувствительностью и точностью. Такая конструкция не позволяет получить линейный силоизмеритель малой грузоподъемности. Для аналога и прототипа характерны признаки, совпадающие с признаками заявляемого устройства, а именно: наличие диска (втулки), радиальных балочек равного сопротивления, подрезисторного кольца и тензорезисторов. В основу изобретения поставлена задача создания упругого элемента тензодинамометра, в котором путем усовершенствования конструкции достигается уменьшение жесткости элементов конструкции и погрешностей измерения, и как следствие, повышается чувствительность упругого элемента и точность измерений. Поставленная задача решается тем, что в упругом элементе тензодинамометра, содержащем втулку с кольцевой пластиной на ее торце, выполненной с ней за одно целое и разрезанной на радиальные балочки равного сопротивления, и примыкающее к ним подрезисторное кольцо, согласно изобретению, указанные радиальные балочки выполнены в виде лепестков трехлистника, указанное первое подрезисторное кольцо размещено на втулке с одной стороны от них, а с другой сторони от них на торце втулки размещено второе подрезисторное кольцо меньшего диаметра. Отличительным признаком заявляемого устройства от существующих является выполнение радиальных балочек равного сопротивления в виде трехлистников, вследствие чего получается "высокочувствительный трехопорный контур", а сам упругий элемент становится типа мембраны, для которой свойственна высокая чувствительность и точность передачи усилия. В известных устройствах в местах сочленения балок равного сопротивления с краевой цилиндрической частью конструкция достаточно ужесточена, что не позволяет получить высокочувствительный элемент. Размещение двух подрезисторных колец таким образом, как описано выше, позволяет получить качественную картину знаков деформации тензорезисторов, то есть деформации этих колец дают изменение начального сопротивления тензометров с "+" на "" знаками при минимальной их жесткости, что в конечном итоге существенно повышает точность измерения усилий. В отличие от устройств, где используются наклеенные тензометры, в предлагаемом упругом элементе отсутствует дрейф показаний во времени, так как в их изоляционной подложке нет сил сдвига. Введением этих признаков в устройство Стало возможным получить высокоточный чувствительный элемент тензодинамометра превосходящий по своим характеристикам аналог и прототип. На фиг.1 представлен упругий элемент тензодинамометра, общий вид, разрез А - А по фиг.2; на фиг.2 - разрез Б - Б по фиг.1. Упругий элемент тензодинамометра содержит втулку 1 с кольцевой пластиной на ее торце, выполненной с ней за одно целое и разрезанной на радиальные балочки равного сопротивления с буртом 2 по наружной окружности для опирания на корпус тензодинамометра. Балочки равного сопротивления 3, 4 и 5 выполнены в виде лепестков трехлистника. Первое подрезисторное кольцо 6 размещено на втулке 1 с одной стороны от них, а с другой стороны от них на торце втулки размещено второе подрезисторное кольцо 7 меньшего диаметра, на которых соответственно навиты тензорезисторы 8 и 9. Упругий элемент тензодинамометра работает следующим образом. Давление, воспринимаемое извне, передается в виде равнораспределенной силы через радиальные балочки 3, 4 и 5 на подрезисторные кольца 6 и 7, в результате чего последние деформируются. Повторяя деформацию подрезисторных колец 6 и 7, навитые на них соответственно тензорезисторы 8 и 9 изменяют начальное сопротивление с соответствующим деформации знаком. Соединенные между собой в мостовую схему тензорезисторы преобразуют деформации подрезисторных колец в электрический сигнал, пропорциональный нагрузке, приложенной к упругому элементу тензодинамометра.