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为您的测力系统选择合适的称重传感器

摘要:北京铭翰亚诚为您的项目测量系统选择合适的工业测力传感器,本文介绍了称重传感器可测量拉伸力、剪切力、压力的简要说明及传感器类型和应用。

前言

开始任何工作的关键是拥有正确的工具和设备。对于负载和力测量应用尤其如此。并非所有称重传感器均创建为相等。工业称重传感器设计用于不同的任务,尺寸,方向,耐用性,环境因素和信号输出。没有适当的称重传感器,来自测量应用程序的数据可能会毫无用处。选择正确的称重传感器对于获得高质量,准确的读数至关重要。

称重传感器是将施加的力的能量转换为可量化的电信号的传感器设备。信号的强度与该力成正比-压缩,拉伸,压力等。

在理想条件下,测量设备操作员将控制所施加载荷的方向及其施加方法。如果这很容易的话,称重传感器的设计将不会复杂得多。由于没有完美的方法,因此存在不同类型的称重传感器,以补偿载荷测量中的不规则性和不可控因素。

本文介绍了可测量不同方向力(拉伸力和压缩力),剪切力和扭力的应变计称重传感器的类别。

负载输入方向 

在设计称重传感器时,工程师会考虑称为应力的材料的物理原理。应力描述了作用在对象特定部分上的内力强度。如果将钢制I型梁用螺栓固定在墙上并悬挂220Kg。从它的自由端,您可以检查该梁的各个“切片”,并观察载荷对每个梁的影响不同。

知道物理系统承受的压力类型会影响本文所述的各种称重传感器的设计,并且还会确定适合该工作的称重传感器。

正常应力和正常载荷

正常应力是由于垂直于定义的平面或表面的力而产生的应力。这是最简单的应力类型,因为它仅基于施加的力(P)和截面积(一种)受力影响。那是,

应力公式

应力可以是拉伸应力也可以是压缩应力。拉伸力拉动或拉伸身体,而压缩力则挤压体。

拉力示意图

图2.拉伸方向力

普通负载测量系统的一个例子是其中物体直接在秤盘上称重。

重要的是要注意正常应力与正常载荷不同。设计用于正常负载的称重传感器并不总是承受正常的应力。它们会承受剪切应力和弯曲。

弯曲

弯曲是指施加到结构元件上的外力或力矩导致其弯曲。物体对这种外力的反作用不同于物体对正常向载荷的反作用。单元的一半受到拉伸法向应力,而另一半则受到压缩正常应力。参见图3。

弯曲拉力示意图

图3.弯曲和拉伸力

在选择称重传感器时,拉应力和压应力之间的差异非常重要,因为并非每个换能器都能读取两者。对于结构部件,这很重要,因为拉伸和压缩的失效模式是不同的。

剪应力

剪应力是在所考虑的平面中起作用的应力分量,非常类似于两个相对的剪刀刀片之间的一张纸。最大剪切点是相对的刀片相遇并导致纸张剪切成两部分的位置。下图4标出了负载产生的剪切力并对由其创建的结构中的变形进行建模。

剪切力示意图

图4.剪切应力

扭转力

当施加的外力导致结构体扭曲时,就会发生扭曲。该外部扭转力称为转矩。扭转是要考虑的非常重要的应力分量,因为所有旋转或旋转的物体都会经历扭转。这包括轮轴,驱动轴,齿轮,马达,螺旋桨等。下图显示了此力。

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图5.扭转应力

称重传感器类型和应用

现在,我们了解了在对象上产生应力的主要力(方向力,弯曲力和剪切力以及扭矩),接下来我们将介绍各种在测量这些力的测力传感器。每个称重传感器均针对不同的应用而设计。以下是几种类型的称重传感器及其最佳性能的应用。

正常加载的称重传感器

将物体放置在平台顶部的任何秤都将承受正常载荷。物体的重量是垂直向下作用的力,导致称重传感器起反作用。称重传感器将响应与所施加物体重量成比例的输出信号。本节介绍了北京铭翰亚诚测力产品中的一些产品。

平衡梁传感器

平衡梁传感器最常用于小量程,紧凑称重,例如天平,食品秤,包装秤,医疗和制药秤,车载称重以及其他称重应用。

平衡梁传感器

图6. MHBHXP平衡梁称重传感器

这些称重传感器承受的载荷不能完全位于称重平台的中心。每个平衡梁称重传感器都有一个指定的加载区域以施加力。这避免了称重传感器微调的需要,使这些器件非常适合单称重传感器应用。当测量系统由多个称重传感器组成时,称重传感器微调通过求和电路将来自各种称重传感器设备的测量信号组合在一起;这样可确保无论物体在装载平台上的放置如何,秤的测量结果都是相同的。

北京铭翰亚诚平衡梁称重传感器产品的量程从300g到2000kg。

筒式荷重传感器

筒式荷重传感器是一种专门用于压缩载荷的荷重传感器。负载穿过设备“按钮”的顶部。荷重传感器内部核心的应变仪可测量压缩法向载荷。

筒式荷重传感器

图7. MHBHT不锈钢筒式荷重传感器

筒式荷重传感器在承受更大的载荷,但比其他压缩称重传感器大得多。北京铭翰亚诚测力产品的额定量程为25到500,000公斤。坚固的设计可抵抗弯曲载荷和侧向载荷,使这些设备非常适合具有多个方向性载荷分量的系统,这些分量仅需要量化一个。

S型梁称重传感器

拉压力传感器

图10. 拉压力S型梁称重传感器

S梁拉压力称重传感器功能强大,因为它们可用于拉力和压力。它们经久耐用,具有高耐久性,使其非常适合进行光性能测试,例如测试门,铰链或弹簧的阻力。但是,由于其几何形状,它们容易受到较大的弯矩。杆端轴承和U形夹有助于将负载路径定向到所需的方向。

拉压力传感器安装示意图

图11. S梁拉压力称重传感器安装

北京铭翰亚诚测力产品中这种称重传感器的量程范围从低至2Kg至40,000Kg。

张力轴销传感器

轴销设计用于由销支撑结构的悬挂系统。它们可用于带有U型夹销,链轮或皮带轮的卸扣中。使用时,负载销承受剪切力。穿过销钉中心的孔中的应变计测量这些力。

轴销传感器

图12. MHZX轴销传感器

轴销最大可承载100吨,可承受拉伸和压缩负载,因此适合大型应用。他们的设计特定于需要实时测量的系统,其中支撑销是结构的一部分。在这些情况下,称重传感器取代了销钉作为结构元件。在压缩应用中,销钉代替了螺栓来支撑负载。

弯曲和剪切力悬臂梁式传感器

悬臂梁式称重传感器旨在承受会引起剪切力或弯矩的载荷。通过剪悬臂梁称重传感器的称重路径应垂直。这些设备不能很好地补偿扭转或其他与装载路径成平面的重大侧向载荷。正确安装可以帮助减轻未对准的情况。

悬臂梁传感器

图14. MHBHXS悬臂梁式称重传感器

悬臂梁式传感器是简单而经济的称重传感器选件。梁的一端固定,而自由端上施加了负载,如下图15所示。

悬臂梁传感器安装示意图

图15.悬臂梁称重传感器应用安装

当施加力时,悬臂梁会变形,从而使应变仪能够根据其承受的弯曲量来使载荷相等。当称重传感器与其底座或固定装置之间的物理空间有限时,这些传感器是理想的选择。悬臂梁传感器也适用于大型称重应用,其中多个传感器结合形成一个测量系统。这些应用程序的示例包括水箱,料斗和其他容器。


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