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發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:124
側(cè)向力、彎矩和扭矩的影響

側(cè)向力

側(cè)向力是垂直于施加在測量方向的力,這些側(cè)向力一般是由于自身重量或是由于負(fù)載施加了一個角度產(chǎn)生的。并且會形成彎矩(因?yàn)楹苌賯?cè)向力是作用在應(yīng)變片的安裝高度上的)。根據(jù)不同的側(cè)向靈敏度,一個額外的誤差會產(chǎn)生。 如果側(cè)向力為Fz的10%,在測量方向一般在Fz的1%以下。
彎矩

主要角度誤差可能會導(dǎo)致傳感器損壞。圖中顯示了所施加的力。傳感器同樣被加載了彎矩。在傳感器水平安裝時,自身的重量和安裝附件將會產(chǎn)生彎矩,另外,偏心加載也會產(chǎn)生彎矩。在這種情況下,扭矩 (在圖中順時針旋轉(zhuǎn) ) 將減輕左側(cè)的負(fù)載,而右側(cè)的負(fù)載將增大。旋轉(zhuǎn)對稱型力傳感器通過分布在四周的多個測量點(diǎn)對彎矩進(jìn)行補(bǔ)償,因此對彎矩非常 不敏感 。力傳感器采用彎矩隊(duì)列技術(shù),彎矩影響僅有0.01 %。 這個特點(diǎn)使其結(jié)合多個測量點(diǎn)是,結(jié)果總是平均值。需注意的是,一個過大的彎矩會損壞力傳感器。
請注意的是,彎矩往往伴隨著側(cè)向力一起出現(xiàn),會給傳感器帶來額外的負(fù)載,如下圖所示:

彎矩產(chǎn)生在左側(cè),因?yàn)樵诎咐胸?fù)載是偏向加載的。
彎矩產(chǎn)生在左側(cè),因?yàn)閮?nèi)部重量產(chǎn)生了杠桿;杠桿的長度是重心到傳感器的距離;彎矩是產(chǎn)生的力和杠桿的乘積。另外,作用在傳感器上重力作為側(cè)向力,這兩個寄生負(fù)載都需要考慮在內(nèi)。
扭矩

對于拉壓向力傳感器的內(nèi)螺紋或是螺栓結(jié)構(gòu)傳感器安裝過程中,非常重要的一點(diǎn)是必須采用合適的扭矩進(jìn)行連接。請注意,鎖定連接將不會有扭矩傳遞給傳感器,但是不能超過最大扭矩,因?yàn)橐坏O限值超過的話,會損壞傳感器。工作過程中,扭矩大部分是通過傳感器的幾何體和應(yīng)變片的安裝位置來補(bǔ)償?shù)摹?/span>
扭矩,側(cè)向力和彎矩的交互作用
極限負(fù)載是和傳感器的額定負(fù)載相關(guān)聯(lián)的,傳感器可能被一種寄生負(fù)載影響,也可能被多個寄生負(fù)載同時影響。如果同時作用,適用以下情況:
(1)任何一個極限負(fù)載都會破壞傳感器;
(2) 如果多個同時影響,其總和不能超出 100 %。例如:50 % 允許扭矩,40 % 允許彎矩加上 10 % 允許側(cè)向力。

壓向力
壓向力傳感器在應(yīng)用中一般需要將負(fù)載加載到傳感器壓頭上。在實(shí)際應(yīng)用中,有多種模塊加載到壓頭上,包括如下圖所示的加載頭。

加載頭一般是放置在力加載點(diǎn)上即可。必須要注意的是在傳感器和加載頭之間不能有任何多余物體。加載頭帶有旋轉(zhuǎn)軸承,可以改變角度,因此可以防止扭矩和彎矩應(yīng)用到傳感器上。
一般來說,力傳感器只需要放置在應(yīng)用結(jié)構(gòu)中即可。只需將力導(dǎo)入到應(yīng)用結(jié)構(gòu)中即可。水平安裝也是可以接受的,在這種情況下,傳感器必須采用剛性連接。
在任何情況下,傳感器的底部結(jié)構(gòu)部件只能有微小的變形,也就是說,應(yīng)保證足夠的剛度。
還有需要注意的是要保持表面平坦,耐受的最大不均勻性為0.005毫米。 一個平坦的結(jié)構(gòu)表面能夠保證測量精度。
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須比傳感器直徑大,并且需要不易變形。尤其是對于下部結(jié)構(gòu)來說。

拉向力

對于拉向測量應(yīng)用來說,凸接結(jié)構(gòu)顯然是不適合的。一般來說,拉向力傳感器的連接是通過螺紋結(jié)構(gòu)完成。內(nèi)螺紋更為緊湊。外螺紋結(jié)構(gòu)中,螺紋連接和應(yīng)變片安裝位置距離更遠(yuǎn),對度量衡特性(如滯后)等有正面的影響。因此對于精度和重復(fù)性要求高的應(yīng)用中,應(yīng)該采用外螺紋。對于內(nèi)螺紋來說,應(yīng)該用作非關(guān)鍵側(cè)。
對于內(nèi)螺紋:
對于螺栓連接的力傳感器,必須通過螺母對傳感器表面施加足夠的壓力,有兩種不同的方法可以完成 :
a. 螺栓連接施加的力要大于操作時的最大力
在傳感器兩側(cè)擰緊連接部件,施加的力要超過操作時最大的力(不要超過最大極限),擰緊螺母,防止松動。
b. 采用合適的扭矩安裝
擰上連接部件,按照扭矩要求擰緊,防止螺母松動;注意的是,所需的扭矩不能夠通過傳感器來傳遞,否則,傳感器會受到損壞。
對于帶有外螺紋的傳感器:
必須要采用一個螺母固定到位。對于純靜態(tài)測量來說,這不必要。
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