2. Преобразователи силы. Силовоспринимающая деталь, селектор. Защита от перегрузки Преобразователи силы.

Можно представить бесконечное множество конструктивных форм упругих элементов, но их можно объединить в три основные группы.

1. Продольные упругие элементы пригодные для использования в большинстве типов преобразователей. Недостатком является высокое значение термической релаксации (При t= 10⁰С) некоторое время будут те же данные что и при прежней температуре, например, 0⁰С или 20⁰С).

а) стержень б) трубка в) плита

Сечение может быть круглым или прямоугольным.

а) Стержень имеет достоинства: простота изготовления, можно достичь высокого класса точности геометрических размеров, чистоты поверхности, обеспечить высокие пределы измерения.

Недостатки: малая величина перемещения, поэтому их применяют только в тензорезисторных датчиках; большие деформации при паразитных нагрузках, поэтому стержни обычно используют с селекторами; ограниченность чувствительности.

б) Трубка. Для увеличения чувствительности стержень выполняют полым, в виде цилиндра. Это позволяет уменьшить габариты и массу датчика. Толщина стенки трубки ограничена возможностью ее изготовления. Кроме того при тонких стенках жесткость цилиндра становится соизмеримой с жесткостью наклеиваемого тензорезистора, образующейся за счет клеевого слоя, изоляционный прокладки и является нестабильной. Преимуществом является относительно большая жесткость по отношению к паразитным нагрузкам, поэтому в большинстве случаев нет необходимости в селекторах. Из-за сравнительно больших силовоспринимающих поверхностей уже при средних требованиях к точности необходимы распределители. Но по технологическим соображениям они не могут быть объединены с упругим элементом, поэтому принцип целостности конструкции не может быть реализован.

2. Изгибные упругие элементы.

Подходят для большинства типов преобразователей. Недостатком является большой номинальный ход и значительные поперечные размеры. Консольные балки равного сечения(А) и равного сопротивления(Б).

А

Достоинства: высокая чувствительность, позволяют получить большие перемещения, а деформации сжатия и растяжения у них строго одинаковы.

Недостатки: трудность фиксации точки приложения, точка приложения силы движется по дуге то есть изменяет координаты.

Их применяют при небольших усилиях до 50 Н.

Б

А Б

В - упругие элементы в виде кольца:

Достоинства: большие упругие перемещения, высокая чувствительность (применяют до 10 Н), четыре зоны деформации, в которых одинаковые условия для размещения тензорезисторов.

Недостатки: неравномерное распределение напряжений в зонах деформаций, менее технологичны.

3. Скручиваемые и сдвиговые элементы.

Подходят прежде всего в сочетании с тензорезисторами, легко получается разностная схема, малые объемы. Недостаток: дорогое изготовление.

Скручиваемые элементы

Сдвиговый упругий элемент. Свойства аналогичны свойствам консольной балки.

Втулка со сдвиговым напряжением. Изменяются координаты точки приложения силы, но при правильном размещении преобразователя это не имеет значения.

Селектор.

Селектор уменьшает передачу паразитных нагрузок на преобразователь. Он необходим только тогда когда эту функцию не выполняет сам преобразователь. Принцип действия селектора основан на отводе паразитных нагрузок через детали с малыми податливостями от действия поперечных сил и крутящих моментов.

– мембрана

1. - распределитель

2. – преобразователь

Мембранные селекторы дают максимальный эффект, когда мембрана жестко закреплена в точках П (по периметру).

Защита от перегрузки.

Защита от перегрузки предохраняет преобразователь от слишком больших механических нагрузок. В качестве противоперегрузочного устройства широкое применение получил упор 3. При превышении предельного измерительного хода в цепь передачи силы включается упор с большим поперечным сечением и соответственно жесткостью. Благодаря этому преобразователь при дальнейшем увеличении силы будет испытывать пренебрежительно малую дополнительную деформацию. Для эффективной защиты необходимо чтобы жесткость n₄ упора была значительно выше жесткости n_u преобразователя.

_,

, где -абсолютное удлинение;

-первоначальная длина;

-сила;

модуль упругости;

жесткость;