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何为桥柱式地磅称重感应器


前序:

现在 ,我國的 地磅 製作業所選用的稱重称重感应器以柱式称重感应器和桥式称重感应器最爲普遍 !關于柱式称重感应器與桥式称重感应器的好壞问题也一嚮争辩不休 !電子衡器所用的称重感应器根本上都是應變式稱重称重感应器 ,應變式稱重称重感应器從规劃原理上分爲正應力称重感应器與剪切應力称重感应器 !正應力称重感应器是通過测量拉伸 、緊缩和彎麯應力進行作業的;剪切應力称重感应器是通過测量剪切應力進行作業的 !正應力称重感应器的典型代錶是柱式称重感应器;剪應力称重感应器的典型代錶是桥式称重感应器 !那麼柱式称重感应器與桥式称重感应器各有什麼優缺陷呢?在運用中存在哪些问题?本文將對此打開解析 !

地磅

一 、柱式称重感应器與桥式称重感应器的描绘

1) 、柱式稱重称重感应器

關于柱式称重感应器的特色 ,《我國衡器實用技術手册》中的描绘如下:结構緊凑 ,幾许形狀简略 ,规劃核算 、機械加工 、熱處理 、電阻應變计张贴等均较简單;刚性较大 ,固有频率高 ,動態呼應快;通過外殼和膜片易于完成焊接密封和抽真空充氮新工 藝 !但其缺陷也很傑齣 ,首要有:固有线性差 ,最大可達0.3%FS 以上 !這是因爲圆柱式弹性元件在接受拉嚮载荷時 ,跟着载荷的添加横截麵因爲横嚮缩短而减小 ,故應力與應變超份额的添加 , 使输齣大于线性值 !當接受壓嚮载荷時 ,跟着载荷的添加 ,弹性元件横截麵因爲横嚮變粗而增大 ,故應'力與應變小于份额添加 , 使输齣小于线性值 !外载荷越大非线性差错越大 !隻要進行非线性補償 ,纔能使稱重称重感应器到達较高的準確度等级 !

试验證明 ,在一般狀况下 ,單柱式稱重称重感应器抗水平侧嚮载荷的纔能 ,在其额外载荷的10%以下 ,而全體三柱式称重感应器可達 30%,全體四柱式称重感应器可達作爲称重感应器的運用功能是至 關重要的 !

而全體三柱式 、四柱式称重感应器因爲加工工藝雜亂 ,製作本钱太高 ,因而在市场上見不到 ,现在市场上的柱式称重感应器均爲單柱式称重感应器 !

2) 、桥式称重感应器

20世纪70年代中期 ,爲剋服测量正應力應變式负荷称重感应器的各项缺陷 ,美國學者霍格斯特姆開创瞭不運用弹性元件的正應力而運用剪切應力规劃和製作称重感应器的先例,爲剪切應力称重感应器的開展奠定瞭理论根底 !因爲剪切應力称重感应器的弹性元件多爲受剪的直梁结構 ,剪力沿梁的長度方嚮爲一個常量 ,所以输齣靈敏度對加载點改變不靈敏;剪切梁在拉伸 、緊缩载荷效果下 ,變形量简直一起 ,使拉壓靈敏度對稱性好;運用结構對稱和贴片组橋技巧 ,極大地進步瞭抗侧嚮和偏疼载荷纔能;而且外形低 ,刚度大 ,固有线性好 ,简單防護密封 !正是這些正應力称重感应器無法具有的特色 ,使剪切應力稱重称重感应器在電子衡器製作業得到瞭廣泛運用 ,形成瞭一個强壯的開展潮流 !

桥式称重感应器有如下特色“”

(a) 、剪力沿應變梁長度方嚮爲一常量 ,稱重称重感应器输齣與梁彎矩無關 ,隻與剪切應力成份额 ,因而输齣對加载點改變不靈敏;

(b) 、因爲應變區爲工字梁 ,在腹闆上中性轴處的應力單元爲纯剪狀况 ,在外载荷效果下受剪的截麵積不發生改變 ,各電阻應變计發生根本相同的電阻改變 ,固有线性好;

(c) 、因爲工字型截麵剪切應力散佈比较均匀 ,電阻應變计张贴在四個盲孔内的最小寄生應力區 ,運用贴片和组橋技巧 ,能够進步抗侧嚮和偏疼载荷的纔能;

(d) 、電阻應變计及補償元器件均在盲孔内 ,不隻得到瞭最好的保護 ,還便于用聚胺酯灌封 ,防護等级高;

(e) 、加载點和兩個支撑點自成平衡力係 ,裝置保護便利;

(f) 、钢球與球座觸摸传遞外载荷理论上爲點觸摸 ,實践是一個很小的觸摸圆 !因爲铜球隻传遞轴载荷 ,不传遞横嚮载荷和横嚮扭矩確保瞭测量準確度 !

二 、柱式称重感应器與桥式称重感应器的争辩點

1) 、柱式称重感应器较桥式称重感应器動態呼應快 !柱式称重感应器固有频率高(幾萬到十幾萬赫兹),動態呼應快 !桥式称重感应器固有频率低(幾韆赫兹) 、 ,動態呼應相對较慢 !

2) 、柱式称重感应器较桥式称重感应器裝置要求高 ,调整费事 !

三 、问题解析

1) 、動態呼應速度解析

單纯看兩種称重感应器的固有频率 ,的確柱式称重感应器的固有频率數十倍于桥式称重感应器 ,這是不争的现實 !然而 ,枰是由枰體 、称重感应器和外錶组成的 ,枰的呼應速度纔是决议運用功能的最终要素 !抨的呼應速度首要由秤體的呼應速度 、外錶的呼應速度 、称重感应器的呼應速度一起决议 !

跟着電子技術的飛速開展 ,製作高分辨率 、高呼應速度的外錶已经不是難事 !可是枰體呼應速度的進步的確不易 ,现在各齣產廠傢的 地磅 结構 、運用资料大同小異 ,秤體的固有频率通常在 3~5Hz,且無法進一步進步 !通過多次试验测得100吨 地磅 的固有频率爲约4.2Hz,其他吨位的 地磅 差異也不大 ,即枰體震動一個完好的波形需求1/4.2秒(238.1ms ),秤體的呼應時刻爲238.1ms !因而 ,一臺秤的呼應時刻取决于秤體的呼應時刻 !

2) 、称重感应器裝置

四 、柱式称重感应器裝置

柱式称重感应器裝置時要求称重感应器中心线與地上筆直 ,這是称重感应器自身的结構所决议的 !關于柱式称重感应器爲什麼要竖直裝置 ,學術界有兩種理论 !

1) 、分力學说

受力解析如圖4所示 !如果裝置不竖直 ,當称重感应器遭到外力 F的效果時 ,力F會分解爲Fy 、Fx兩個分力 ,Fy平行于称重感应器轴线 ,使称重感应器發生變形 !也就是说称重感应器所检测到的力爲Fy,因而會發生差错 !

2) 、截麵改變學说

截麵改變如圖5所示 ,當称重感应器歪斜裝置時,其弹性體的截麵積發生瞭改變 ,爲與力的效果线筆直的截麵1,所以會發生差错 !

這兩種學说從兩個不同的视點解析瞭柱式称重感应器裝置不竖直時,發生差错的原因 !依照這兩種理论核算齣來的成果是一起的 !

因爲剪力沿應變梁長度方嚮爲一常量 ,稱重称重感应器输齣與梁彎矩無關 ,隻與剪切應力成份额 ,因而输齣對加载點改變不靈敏 !所以桥式称重感应器的裝置精度要求遠低于柱式称重感应器 !

五 、柱式称重感应器與桥式称重感应器的運用领會

1) 、兩種称重感应器對根底的要求

通過多年的實践積纍 ,總结齣柱式称重感应器對根底预埋闆的水平度要求较高 ,當预埋闆水平度到達1/500時(预埋闆爲 500 x 500mm,歪斜度不大于1mm ),称重感应器可正常作業 !桥式称重感应器预埋闆水平度1/200時 ,即可正常作業 !

2) 、坡道裝置问题

因爲柱式称重感应器抗侧嚮力较差 ,裝置時称重感应器中心线應與地上筆直 !因而 ,國内知名度较高的衡器企業運用柱式称重感应器時 ,均采纳 地磅 水平裝置的方法 !當秤體裝置在有斜度的高速公路收费站時 ,秤體兩端采纳调坡處理的方法 !

而桥式称重感应器输齣與梁的彎矩無關,隻與剪切應力成份额 ,输齣對加载點的改變不靈敏,且其抗偏载纔能强,所以運用桥式传感 器的秤體能够完成顺坡裝置 !现在在高速公路收费站顺坡裝置的秤體已超越3000臺,其间最大裝置斜度爲5.6%,均作業正常 !

3) 、溫度改變的影響

在我國大部分地區 ,夏日正午陽光直射下 ,枰體錶麵温度可達60°C以上 ,而夜间又會降至30°C以下 ,一天之内温差達30°C以上 ,關于21m長的秤體 ,熱胀冷缩可達10mm ,因而無法確保称重感应器一直筆直于地上 !而鼕天與夏日枰麵温差乃至可達60°C以上 , 坪麵熱胀冷缩可達20mm以上 !怎麼消除熱胀冷缩對称重感应器作業的影響 ,现在職業上没有老練的解决方案 !

爲研讨枰體熱胀冷缩對计量功能的影響 ,筆者规劃瞭一個试验:選用一臺 地磅 彆離裝置柱式称重感应器與桥式称重感应器 ,测量跟着温度改變’其稱麗度改變狀况 !

试验參數规劃如下 !

秤臺尺度:3。4x21m;裝置10隻30吨称重感应器 !

试验氣候條件:8月中旬;晴天; 地磅 露天裝置 !

称重感应器:柱式称重感应器爲進口某世界知名品牌;桥式称重感应器爲國產某知名品牌 !

试验载荷:30吨標準砝码 ,静態测量 !

测量時刻點:8.00; 14.00; 20。00 !

试验成果比照錶1所示 !

通過试验能够看齣 ,關于尺度大且裝置柱式称重感应器的衡器 ,的確會因爲温度改變 , 地磅 呈现熱胀冷缩 ,導緻称重感应器歪斜 ,引起较大差错;而裝置桥式称重感应器的衡器會好得多 !

六 、柱式称重感应器與桥式称重感应器的優缺陷

1) 、柱式称重感应器

(a) 、弹性體爲迴转體 ,首要選用車削加工 ,齣產效率高 !

(b) 、因爲资料抗壓功能较好 ,柱式称重感应器能够做得體積很小 ,但超载功能依然不降低 !

(c) 、抗偏载功能欠好 ,對加载點改變靈敏 ,裝置要求高 !

2) 、桥式称重感应器

(a) 、抗偏载纔能强 ,對加载點的改變不靈敏 ,裝置要求低 ,调整便利 !

(b) 、體積鉅大’製作资料消耗多’要求裝置空间大’转移粗笨 !

七 、兩種称重感应器的適用範围

依據多年的衡器规劃 、製作 、裝置经歷 ,以及理论研讨解析 ,筆者對衡器规劃時称重感应器的選用有以下幾點领會 ,僅供參考 !

1) 、在一些大型的煤倉抨 、料鬥秤 、室内運用的衡器以及称重感应器裝置空间受限的衡器中 ,柱式称重感应器因爲體積小 、過载纔能好 ,有较大的優勢 !

2) 、在幾许尺度较大且室外裝置受熱胀冷缩影響较嚴重的衡器中 ,桥式称重感应器更爲適用 !

3) 、關于需求在坡道裝置的大型衡器 ,因爲桥式称重感应器抗偏载纔能强 ,對加载點改變不靈敏 ,宜選用桥式称重感应器 !

4) 、在大多數常見的地磅衡器中 ,兩種称重感应器都能適用 !

 


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