應(yīng)變式麗景稱(chēng)重傳感器按所稱(chēng)量的參數(shù)可分為正應(yīng)力型(測(cè)量拉伸.壓縮和彎曲應(yīng)力)和切應(yīng)力型(測(cè)量剪切應(yīng)力產(chǎn)生的兩個(gè)拉壓成雙的主應(yīng)力)兩大類(lèi)。 圓板式稱(chēng)重傳感器參數(shù): 圓板式稱(chēng)重傳感器的彈性元件測(cè)量的是圓平板的彎曲壓力??稍O(shè)計(jì)成拉式,壓式和薄型蝶式結(jié)構(gòu)。拉式和蝶式彈性元件示意圖: 圓板式稱(chēng)重傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單使用面積緊湊,體積小,外形高度低;抗側(cè)向沖擊和偏心載荷的能力強(qiáng);形狀結(jié)構(gòu)一般為圓形易生產(chǎn)工藝加工簡(jiǎn)單而且達(dá)到的精度等級(jí)較高。缺點(diǎn)是固有線(xiàn)性較差,理論計(jì)算比較復(fù)雜。 由于圓板式彈性元件在壓向載荷作用下,最大撓度w遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于圓板的厚度h,故可應(yīng)用彈性力學(xué)中的薄板小撓度彎曲理論。將其筒化為周邊固之,中心圓凸臺(tái)上作用-集中力p的圓平板。為筒化計(jì)算,可采用G.Lobo(洛博)給出的中心有凸臺(tái)圓板的計(jì)算公式。 式中:p--額定載荷 h--圓板厚度 b--圓板半徑 E--圓板材料的彈性模量 K--應(yīng)力計(jì)算系數(shù) K1--撓度計(jì)算系數(shù) 正應(yīng)力稱(chēng)重傳感器的特點(diǎn) 從1941年世界上第一只圓板結(jié)構(gòu)應(yīng)變式負(fù)荷傳感器誕生到20世紀(jì)70年代初期,可以說(shuō)是正應(yīng)力負(fù)荷傳感器的發(fā)展時(shí)期。在這30多年里,它的品種和規(guī)格不斷增加,產(chǎn)量逐年上升,準(zhǔn)確度大約每十年提高一個(gè)數(shù)量級(jí),不少品種的準(zhǔn)確度指標(biāo)已達(dá)0.05%FS,穩(wěn)定性和可靠性也經(jīng)受了考驗(yàn)。但是經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)際應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)正應(yīng)力傳感器存在較突出的特點(diǎn):(1)對(duì)加載點(diǎn)的微小變化非常敏感,即加載點(diǎn)的微小變化會(huì)引起比較大的靈敏度變化。(2)同時(shí)進(jìn)行拉壓對(duì)秤循環(huán)加載時(shí),靈敏度相差較大。(3)抗側(cè)向和偏心載荷的能力差(4)不少品種,結(jié)構(gòu)尺寸大,組秤重心高,使用不方便。 稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu) 由于應(yīng)力負(fù)荷稱(chēng)重傳感器應(yīng)用中存在的缺點(diǎn),所以在上世紀(jì)70年代市面上出現(xiàn)了利用切變力的負(fù)荷稱(chēng)重傳感器,而這個(gè)開(kāi)發(fā)是來(lái)自于美國(guó)的一個(gè)學(xué)者--霍格斯特姆。它的應(yīng)用可以說(shuō)是在衡器領(lǐng)域當(dāng)中利用剪切應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)最先得到廣泛使用的,為剪切稱(chēng)重傳感器技術(shù)形成了鋪墊。 由于剪切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器的彈性元件多為受剪切的直梁結(jié)構(gòu),懸臂梁的長(zhǎng)度為主要的測(cè)量因素,因此靈敏度的準(zhǔn)確度不會(huì)因?yàn)榧虞d點(diǎn)的靈敏度變化而有影響。不管是受到外載荷拉伸,壓縮等外力影響多么嚴(yán)重變形量會(huì)保持一致性而沒(méi)有任何變化從而使得拉壓靈敏度對(duì)稱(chēng)性還極好。正是因?yàn)榧羟辛旱慕Y(jié)構(gòu)形狀對(duì)秤和貼片組橋技術(shù)所以在抗側(cè)向和偏心載荷能力方面大大提高了剪切稱(chēng)重傳感器的性能。切力稱(chēng)重傳感器在外形上較其他壓力傳感器的外形較低,容易安裝方便,而且剛度大,容易防護(hù)密封,這些因素是正應(yīng)力稱(chēng)重傳感器在應(yīng)用中所不能比擬的,所以也就奠定了剪切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器在制造業(yè)中廣泛使用的基礎(chǔ)。 稱(chēng)重傳感器的應(yīng)力分布 眾所周知,剪切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器本身是不能測(cè)量的,但它所產(chǎn)生的剪切梁中性軸成45度方向的主應(yīng)力是可以測(cè)量的。這對(duì)拉壓成雙的主應(yīng)力,正是稱(chēng)重傳感器組成惠斯通電橋所需要的。剪切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器應(yīng)變梁的截面形狀決定了應(yīng)變區(qū)剪切應(yīng)力分布,主要由矩形截面,工字型截面,和空心截面等。
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