[發(fā)明專利]小量程測力傳感器及其間接測量軸載荷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910024342.6
• 申請日: 2009-10-16
• 公開（公告）號: CN101701858A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張榮軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團公司第四研究院第四十四研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 陳小霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種小量程測力傳感器間接測量軸載荷的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的軸載荷的測量一般均采用直接測量載荷的方式，如：將軸做成軸式稱重傳感器或?qū)⑤S座作成稱重傳感器或?qū)⑵胀ǚQ重傳感器安裝于軸座的下方來進行力值/重量測量。但是，在某些特殊的軸載荷測量場合，往往由于受到位置、空間、安裝條件、使用工況等外界因素的影響，或受到稱重傳感器自身結(jié)構(gòu)和參數(shù)(如：體積、外形、量程、精度等問題)的限制，不能采用上述直接軸載荷的測量方法。例如：在合金鋼的冶煉中，需要配料稱重，該稱重是在高溫鋼水飛濺環(huán)境下測量鋼水重量的大小。如果將整根軸做成軸式傳感器，則導(dǎo)致承載軸本身體積較大，加工、安裝很不方便，成本費用較高，而且降低軸本身的強度，更換傳感器就需更換整根軸。同時傳感器暴露在外，要求防止飛濺的鋼水對其損傷。如果采用軸座式傳感器，也是因量程太大，導(dǎo)致傳感器體積過大，沒有安裝的空間，況且在這種使用環(huán)境下傳感器更換很不方便。怎樣才能對上述軸載荷進行有效測量，既保證測量精度，又滿足特殊環(huán)境下的特殊要求，是一個待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中的問題，提供小量程測力傳感器間接測量軸載荷的方法，用量程為幾十或幾百公斤的小型化小量程測力傳感器量來間接測量幾十噸甚至上百噸的軸載荷，達到了四兩撥千斤的效果，既保證測量精度，又滿足特殊環(huán)境下的特殊要求。

本發(fā)明間接測量軸載荷方法的步驟如下：

一、在承載軸的兩端分別鏜有一個臺階安裝孔，在該兩個安裝孔中各裝有一只所述的小量程測力傳感器，該兩個小量程測力傳感器對稱安裝在承載軸的兩端，小量程測力傳感器的承載頭與安裝孔前端小孔之間為過渡配合，而小量程測力傳感器的固定座與安裝孔后端大孔之間為過渡或小間隙配合。

二、求出小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁的截面梁厚h1和梁寬h2：

1、在承載軸上加載設(shè)定的載荷力值F，則承載軸受力彎曲變形產(chǎn)生撓度δ，同時承載軸把該彎曲變形傳遞給小量程測力傳感器，引起小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁的受力而彎曲變形，也產(chǎn)生撓度δ，則承載軸上B截面處的撓度值與小量程測力傳感器承載頭在B截面處的撓度值相等。

2、根據(jù)材料力學(xué)，列出承載軸上B截面處撓度δ(a)的方程為：

δ(a)=[F×a×(3L24-a2)]/(12×E×I)······(1)]]>

式中E為承載軸材料的彈性模量；I為承載軸的截面慣性矩；L為承載軸的有效長度，F(xiàn)為加在承載軸上的設(shè)定載荷值，a等于小量程測力傳感器應(yīng)變梁的有效長度。

3、根據(jù)材料力學(xué)，列出小量程測力傳感器的撓度δ1(a)的方程為：

δ1(a)＝(F1×a³)/(3×E1×I1)……②

式中E1為小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁材料的彈性模量；11為小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁材料的截面慣性矩；a為小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁的有效長度，F(xiàn)1為小量程測力傳感器所受的載荷力，也是小量程測力傳感器的量程參數(shù)。

4、求出小量程測力傳感器彎曲應(yīng)變梁材料的截面慣性矩I1：