杏鑫招商一个被低估的工具


杏鑫注册登录【直属QQ304-724】用于生产、测试和监控的强力垫圈

高强度,对测量设备的健壮性有严格的要求——更不用说低建筑高度和在有限预算下易于集成的要求——使用环形力传感器有很多原因。它们的用途多种多样,从几乎无数的工业应用中监测力,如压接、连接、压制和铆接,到风力涡轮机或轨道上的螺纹连接的长期监测。

因此,由于测量任务的不同,对力垫圈的要求也不同:

低分辨阈值,以确保卓越的灵敏度,甚至可以测量最小的力

坚固的版本,紧凑的尺寸

适用于普通螺钉、螺栓和销钉直径

在监测任务中使用的无漂移质量,如螺钉和螺栓的监测,例如

安装和校准后的重复性误差非常低

即使采用最先进的技术,一种物理测量原理也不可能满足所有的要求。由于这个原因,基于应变片和压电式力垫圈的解决方案已经变得广泛。

物理原理

基于应变计的力垫圈

在力垫圈中的应变计

图1:基于应变片技术的力垫圈原理。在力(F)的作用下,环形测量体(2)发生变形。将应变片(3)粘在上面。外壳(1)密封保护测量设备。

基于应变片的力垫圈由一个环形弹簧元件组成,用粘合剂将应变片固定在上面。和常见的应变计传感器一样,作用力使弹簧元件变形。这会引起一种应变,而应变计将其转换成电阻的变化。应变计形成惠斯通电桥电路,因此,如果将电压施加到测量垫圈上,就会产生与所施加的力成比例的可测量电压。

在选择应变片时,传感器设计者关注于实现最大的角度覆盖,这样垫圈在其整个表面具有均匀的灵敏度。更新的系列,如KMR+从HBM,也具有焊接密封。这使得传感器即使在恶劣的条件下也适合长期使用,例如在室外结构上、铁路床上或风力涡轮机上使用。应变计技术的关键优点是传感器实际上是无漂移的。这反过来又为无数监测任务(如监测螺纹连接或电缆张力)提供了无价的优势,因为传感器可以在长期内继续精确测量,而不需要临时调零或重置。

压电式力垫圈

压电式力垫圈由压电材料的两块结晶板组成,通常是石英(绿松石)。一个电极(红色)被安装在这些晶体板之间。每个水晶板的另一侧连接到力垫圈的外壳(黄色和绿色)。

当施加一个力时,这些传感器产生电荷(压电效应),杏鑫代理由一根特殊的同轴电荷电缆输送到电荷放大器,在那里它被转换成可测量的电压信号。如果大家使晶体表面变大或变小,其灵敏度保持不变——这与传感器形成了鲜明对比,传感器是基于应变片的,灵敏度取决于标称(额定)力。

压电式力传感器

图2压电传感器的设计。晶体盘(绿色)将作用力转化为电荷,并被传感器之间的电极接收

因此,压电传感器的灵敏度不取决于换能器的大小,因此也不取决于标称(额定)力。因此,可以选择任何传感器来测量哪怕是最小的力。这使得其他参数有了更大的自由度,例如高过载稳定性或几何要求。它还有更多的优点:辨别阈值更小,可以有很宽的测量范围。

此外,该传感器在整个负载应用表面具有相同的灵敏度。另一方面,电气连接也有严格的要求,因为需要非常高的绝缘电阻。即使可以在牛顿范围内进行测量,HBM组件的漂移也非常低,但所有压电传感器都有漂移,因此无法使用该技术实行长期监测任务。

电荷会发生短路,压电传感器输出的电流会被复位,从而将传感器设为零。这样做的优点是,即使现有的作用力非常大,很小的力也可以可靠地记录下来。10n可以测量没有问题的压电传感器的初始载荷几个kN,如果重置之前发生。

什么时候应该使用哪种技术?

应变片技术和压电传感器是相辅相成的。下面是一些测量任务和每种情况下的首选技术:

预期用途/要求

推荐解决方案

测量范围超过10的几次方需要cfw或CLP压电传感器

长期监控kmr +任务

过程控制的连接过程,冲床,和类似的两种测量原则都可以使用

在极端条件下,高湿度kmr +使用

无预应力kmr +使用

要求极高的过载稳定性cfw或CLP压电传感器(选择一个较大的传感器)

在高初始负载cfw或CLP压电传感器下的最小力的测量

两种测量原理都可以使用

使用技巧和诀窍

小位移,快速测量力的先决条件

所有强力垫圈都具有最小位移。这是一个优点,因为力传感器的刚度也可以通过公称(额定)力除以位移来计算:因此,小的位移等于高的刚度,这又意味着结构具有高的固有频率。由于传感器的最大测量频率取决于整个系统的固有频率,小位移意味着传感器也适用于非常快速的测量。

将力均匀分布在力垫圈上:合适的接触面,负载应用板

同样,小位移意味着传感器必须在其整个表面承受均匀载荷,以防止个别区域过载。这适用于两种类型的传感器。因此,应对与传感器接触的表面进行接地,确保其均匀。硬度也要求达到40 HRC。

KMR+用应变片覆盖了一个非常大的角域。它的特点是负载应用板将力均匀地分布在力垫圈上,从而改善传感器的性能。这大大降低了重复性误差和弯矩灵敏度,同时对连接件的接触点要求也不那么严格。

压电式力垫圈:预应力是绝对必要的

在压电式力清洗机中,预加应力是绝对重要的。螺丝通常是用来做这个的。属性类10.9或12.9是必需的。预应力对于压紧压电力洗涤器的组件(即晶体、电极和外壳)是很重要的:

当晶体与外壳和电极紧密接触时,以确保电荷的正确消散。

即使发生弯矩,也要保证构件之间的接触。绝对不能出现完全缓解压电力垫圈一侧张力的弯矩。

最大弯矩力垫圈

图3:力垫片(基于应变片和压电片)的最大弯矩。如果一个弯矩(MB)作用在测量环上,施加的力在一侧(3)增加,从而缓解另一侧(2)。可见:KMR+力垫圈上测量环(1)的密封封装

压电式力垫圈允许的弯矩

图4压电传感器的允许弯矩。当总力为公称力的50%时,可施加最大弯矩。传感器只能在突出显示的区域(绿色)内操作。

从图中可以看出,压电式力垫圈允许的弯矩取决于负载:如果预应力和待测力的总和恰好等于公称(额定)力的50%,则可以施加最大弯矩。例如:你正在使用CFW/330KN,你希翼测量的过程力大约是95kn。因此,最佳预应力是70千牛顿,因为70千牛顿和95千牛顿的总和是165千牛顿,即正好是力垫圈公称(额定)力的一半。

预应力,灵敏度变化

如果力垫是用螺钉或销子预加应力安装的,则螺钉的预加应力作用在力垫上,杏鑫总代理同时作用在待测力F上,如下图所示。因此,力垫圈在力分流器中工作。

如果一个力作用于结构上,就会产生非常小的变形。这使螺杆的应变减轻到一个轻微的程度,预应力下降。这使得测量点的灵敏度低于没有预应力的垫圈。如果需要定量的测量值,则必须校准力垫圈。当然,也可以在不进行校准的情况下进行定性(比较)测量。

测量环的预加应力

图5:预应力测量环(2)使用两个螺母(1,1)。

校准程序

校准是指与已知的量进行比较。力垫圈可以在安装时进行校准,通过串联定位带有力垫圈的测压元件,例如用一个测压元件替换工具。当然,总是可以选择将包含强力垫圈的机器元件发送到工厂进行校准。在这种情况下,大家需要事先澄清施工是否可以安装在校准机上。作为一个规则,校准安装的传感器使用校准的称重传感器是最容易的选择。

如果使用具有DAkkS(联邦德国国家认可机构)校准证书的传感器,力垫圈也可以在现场连接具有计量溯源性,符合众多质量标准的要求。

特殊的设计

通常需要不同直径的力垫圈,或者不同直径的公称(额定)力。特殊设计通常也可能与较小的批量尺寸,通常提供一个明智的和节省空间的替代传统的测压元件。


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