[實(shí)用新型]一種測(cè)力傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820188218.4
• 申請(qǐng)日: 2008-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201255672Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡偉全;喬愛(ài)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 胡偉全
• 主分類號(hào): G01L1/22
• 分類號(hào): G01L1/22
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陸淑賢

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可以測(cè)量超過(guò)1000T力的測(cè)力傳感器。

技術(shù)背景

在橋梁建設(shè)、船舶、鋼鐵、油田等行業(yè)中，經(jīng)常會(huì)遇到大量程和超大量程力(一般超過(guò)1000T)的測(cè)量，目前普遍采用的輪輻式傳感器只有4個(gè)輪輻，傳感器的量程一般只能做到500Kg～50t，4輪輻傳感器由于只有4個(gè)輪幅承擔(dān)載荷，在測(cè)量大量程和超大量程力作用時(shí)，輪輻和輪轂接觸處將受到很大的剪切力和彎矩力，在傳感器的設(shè)計(jì)中，對(duì)傳感器的邊界條件要求很高，即該接觸處的應(yīng)力應(yīng)小于材料允許應(yīng)力的十分之一，通常為了滿足這個(gè)要求就必須加大傳感器的高度、加寬輪轂的厚度，這一方面大大增加了傳感器的體積，浪費(fèi)材料和增大加工的費(fèi)用，同時(shí)，由于輪轂加厚，會(huì)造成傳感器的測(cè)量精度不高。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種可以測(cè)量超過(guò)1000T力的測(cè)力傳感器，該測(cè)力傳感器的體積相對(duì)較小、測(cè)量精度高。

本實(shí)用新型的目的采用如下技術(shù)方案：所提供的測(cè)力傳感器由輪輻、輪轂、承力軸、安裝孔、接插件、屏蔽導(dǎo)線、電阻應(yīng)變片、上蓋板、下蓋板組成，其特點(diǎn)是所述輪輻為8個(gè)，在每個(gè)輪輻的側(cè)面粘貼一個(gè)與中軸成45度方向的電阻應(yīng)變片，并且8個(gè)電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋，輪輻和承力軸的接觸處、輪輻和輪轂的接觸處均采用圓弧過(guò)渡。

本實(shí)用新型所提供的測(cè)力傳感器由輪轂、8個(gè)輪輻、承力軸、上蓋板、下蓋板、導(dǎo)線密封座和引出導(dǎo)線組成，輪轂、8個(gè)輪輻、承力軸構(gòu)成測(cè)力傳感器的彈性體，在每個(gè)輪輻的側(cè)面粘貼一個(gè)與中軸成45度方向的電阻應(yīng)變片，并且8個(gè)輪輻的側(cè)面粘貼的8個(gè)電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋，當(dāng)承力軸受到力的作用時(shí)，輪輻受力發(fā)生剪切變形，并使粘貼在輪輻上的電阻應(yīng)變片的電阻阻值發(fā)生變化，根據(jù)惠斯頓電橋的和差特性，當(dāng)電橋的兩端加上一個(gè)電壓時(shí)，另兩端就有一個(gè)正比于力變化的電信號(hào)輸出，通過(guò)檢測(cè)該電信號(hào)的大小就可獲得力值的大小。由于采用8個(gè)輪輻，在受到同樣大小力和同等輪輻高度的條件下，8輪輻傳感器的輪幅寬厚度只有4輪輻的二分之一；采用8輪輻，可均衡抗8個(gè)水平方向的側(cè)向力，由于輪輻受到剪切力，使由于變形而引起的輪輻體積變化極微，采用電阻應(yīng)變片檢測(cè)剪切應(yīng)力，從而大大提高了傳感器的抗側(cè)向力的能力、抗干擾能力和檢測(cè)精度；在傳感器的設(shè)計(jì)中，對(duì)傳感器的邊界條件要求很高，即該接觸處的應(yīng)力應(yīng)小于材料允許應(yīng)力的十分之一，通常為了滿足這個(gè)要求，就必須加寬輪轂的厚度，這勢(shì)必大大增加了傳感器的體積，浪費(fèi)材料和增大加工的費(fèi)用，而采用8輪輻結(jié)構(gòu)，每個(gè)輪輻和輪轂的受力只有4輪輻的二分之一，從而使得集中載荷力均勻分布，降低了對(duì)邊界條件的要求，縮小了傳感器的體積。由于在承力軸和輪輻的接觸處、輪輻和輪轂的接觸處都采用圓弧過(guò)渡，增大了接觸面積，大大減少了集中應(yīng)力對(duì)傳感器的影響，使傳感器對(duì)受力點(diǎn)位移時(shí)的影響小，提高了傳感器的可靠性和測(cè)量精度。

本實(shí)用新型采用8輪輻結(jié)構(gòu)的測(cè)力傳感器，拓展了一般4輪輻傳感器無(wú)法做成大量程(超過(guò)1000T力)的力檢測(cè)元件，很好地解決了在工程中的大量程和超大量程的測(cè)力問(wèn)題。本實(shí)用新型所提供的測(cè)力傳感器具有體積相對(duì)較小、工作狀態(tài)穩(wěn)定、線性度好、精度高、抗側(cè)向力和抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)受力點(diǎn)位移時(shí)的影響小和由于變形而引起的體積變化極微的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；

圖2為圖1的A—A向剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型測(cè)力傳感器中8個(gè)電阻應(yīng)變片組成的惠斯頓電橋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施。圖1為測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)，圖2為圖1的A—A向剖視圖。

參見(jiàn)圖1、圖2，本實(shí)用新型所提供的測(cè)力傳感器由輪輻1、輪轂2、承力軸3、安裝孔4、接插件6、屏蔽導(dǎo)線7、電阻應(yīng)變片8、上蓋板5、下蓋板9等組成。測(cè)力裝置采用8輪輻結(jié)構(gòu)，輪輻1、輪轂2、承力軸3構(gòu)成測(cè)力傳感器的彈性體，在每個(gè)輪輻1的側(cè)面粘貼一個(gè)與中軸成45度方向的電阻應(yīng)變片8。輪輻1、輪轂2、承力軸3采用40CrNiMoA材料，上蓋板5、下蓋板9采用45#鋼板制作，接插件6、屏蔽導(dǎo)線7采用外購(gòu)件。

為便于說(shuō)明問(wèn)題，在圖3中將上述的8個(gè)電阻應(yīng)變片的件號(hào)分別標(biāo)注為R1—R8。參見(jiàn)圖3，惠斯頓電橋由電阻應(yīng)變片R1—R8和供電電源E組成。當(dāng)承力軸受到力的作用時(shí)，輪輻受力發(fā)生剪切變形，并使粘貼在輪輻側(cè)面上的電阻應(yīng)變片產(chǎn)生電阻阻值的變化，根據(jù)電橋的和差特性，當(dāng)電橋的兩端加上一個(gè)電壓時(shí)，另兩端就有一個(gè)正比于力變化的電信號(hào)△U輸出，通過(guò)檢測(cè)該信號(hào)的大小，就可獲得力的大小。