[發(fā)明專利]一種軸銷式力傳感器及檢測(cè)軸銷所承受徑向力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210554820.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103063345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永紅;朱永生;張優(yōu)云;閆玉平;錢(qián)思思;陳渭;朱愛(ài)斌;何志輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三一重工股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，更具體地說(shuō)涉及一種軸銷式力傳感器及檢測(cè)軸銷所承受徑向力的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的測(cè)試軸銷受力的方法是把機(jī)械裝置中的軸和銷改造成為應(yīng)變式測(cè)力傳感器（即軸銷式傳感器）。根據(jù)不同用途，方便地安裝在兩結(jié)構(gòu)聯(lián)接處，既能起到替代原有軸銷的功能，又能起到測(cè)力傳感器的作用，從而使整個(gè)測(cè)力系統(tǒng)的機(jī)械部件大大簡(jiǎn)化。這種方法能把該裝置系統(tǒng)許多困難的測(cè)力問(wèn)題變得極為簡(jiǎn)單，而又不需要改變結(jié)構(gòu)和增加零件。軸銷式傳感器體現(xiàn)了電子衡器小型化、模塊化、集成化、智能化的發(fā)展方向，是將承載器和傳感器合二為一的一種集成結(jié)構(gòu)，是測(cè)量軸承、滑輪等構(gòu)件的徑向載荷的專用傳感器。因此，軸銷式傳感器在機(jī)械行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的軸銷式傳感器，雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在軸銷的一個(gè)方向位置上，通過(guò)成惠斯通電橋進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)簡(jiǎn)單的力學(xué)公式計(jì)算獲得徑向力大小。因此，傳統(tǒng)的軸銷式傳感器，只能檢測(cè)單方向徑向力，無(wú)法檢測(cè)變方向徑向力。也就是說(shuō)，當(dāng)軸銷式傳感器設(shè)計(jì)后，軸銷式傳感器只能檢測(cè)一個(gè)方向的徑向力，其它方向的徑向力檢測(cè)結(jié)果誤差很大。因此，傳統(tǒng)的軸銷式傳感器，對(duì)于變方向載荷的測(cè)量卻無(wú)能為力，對(duì)于徑向力的方向測(cè)量也無(wú)能為力。在工程機(jī)械工作過(guò)程中總是承受多方向復(fù)雜的隨機(jī)載荷。因此，傳統(tǒng)的軸銷式傳感器在工程機(jī)械測(cè)力方面的應(yīng)用受到了極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種軸銷式力傳感器及檢測(cè)軸銷所承受徑向力的方法，以解決檢測(cè)軸銷所承受多方向復(fù)雜的隨機(jī)徑向力的問(wèn)題，提高檢測(cè)的精度和減少測(cè)量誤差。

一方面，本發(fā)明提供了一種軸銷式力傳感器，包括軸銷和至少四個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)應(yīng)變片均勻布置在軸銷的同一圓周徑向上。

進(jìn)一步地，位置相對(duì)的兩個(gè)應(yīng)變片為一組，每組應(yīng)變片構(gòu)成一個(gè)電橋電路輸出，每組應(yīng)變片分別代表不同方向的應(yīng)變值。

進(jìn)一步地，沿軸銷外表面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，應(yīng)變片位于凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，沿軸銷的軸線開(kāi)設(shè)有通孔，應(yīng)變片位于通孔的內(nèi)表面上。

另一方面還提供了一種檢測(cè)軸銷所承受徑向力的方法，包括：

步驟1：在軸銷的不同徑向上布置有至少四個(gè)應(yīng)變片，位置相對(duì)的兩個(gè)應(yīng)變片為一組，每組應(yīng)變片構(gòu)成一個(gè)電橋電路輸出，每組應(yīng)變片分別代表不同方向的應(yīng)變值；

步驟2：在標(biāo)定試驗(yàn)機(jī)上對(duì)軸銷的圓周上進(jìn)行加載徑向力，采集與每個(gè)加載徑向力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)，

步驟3；建立預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型；通過(guò)預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型計(jì)算軸銷所承受的徑向力大小和方向。

進(jìn)一步地，在步驟2與步驟3之間，還包括建立神徑網(wǎng)絡(luò)模型或者支持向量機(jī)模型；將步驟2采集的每個(gè)加載徑向力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片的應(yīng)變信號(hào)數(shù)據(jù)輸入到神徑網(wǎng)絡(luò)模型或者支持向量機(jī)模型中進(jìn)行訓(xùn)練；得到徑向力大小及方位的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型。

進(jìn)一步地，在步驟1中，應(yīng)變片均勻布置在軸銷的同一圓周徑向上。

另一方面還提供另一種檢測(cè)軸銷所承受徑向力的方法，包括：

在軸銷的不同徑向上布置有四個(gè)應(yīng)變片，相鄰兩個(gè)應(yīng)變片徑向相隔90度，位置相對(duì)的兩個(gè)應(yīng)變片為一組，每組應(yīng)變片分別接入電橋電路，每組應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)單獨(dú)輸出，分別代表X、Y方向的應(yīng)變值ε_x+ε_xy、ε_y+ε_yx；

在X、Y方向?qū)S銷加載徑向力，獲取x、y方向加載徑向力與應(yīng)變信號(hào)之間的系數(shù)k1、k2；

在X、Y其它方向?qū)S銷加載徑向力，獲取正交效應(yīng)系數(shù)k12、k21；

根據(jù)下面公式計(jì)算x、y方向的真實(shí)分力：