Преглеждания: 0 Автор: Редактор на сайта Време на публикуване: 2026-11-05 Произход: сайт
Сензорът за сила през отвор, наричан още динамометрична клетка или шайба за натоварване, е пръстеновиден преобразувател на сила с централен отвор за болт, прът или вал. Той измерва аксиална сила, най-често компресия, в модули, където солидна динамометрична клетка би блокирала механизма. Отворът сам по себе си не определя как сензорът трябва да бъде натоварен: определените товарни и опорни повърхности определят пътя на измерване.
За OEM оборудване и изследователски приспособления започнете с три въпроса: коя сила трябва да бъде измерена, къде се движи тази сила и как цялата верига на измерване ще я улови? Това ръководство сравнява тензометрични и пиезоелектрични конструкции, след което обхваща оразмеряването на отвора и капацитета, инсталацията, PLC или DAQ връзката и инсталираното калибриране. За да видите типичните формати, прегледайте FIBOS диапазон на сензора за сила на поничка.
Проходният отвор описва отвор, който минава през сензора. Поничката описва своята пръстеновидна форма. Зареждащата шайба обикновено набляга на инсталирането около закопчалка или в компресиран стек. Доставчиците използват тези имена с известно припокриване, така че сравнете чертежите и инструкциите за инсталиране, вместо да третирате имената като взаимозаменяеми спецификации. на FUTEK категорията динамометрични клетки за преминаване през отвор илюстрира тази терминология.
Това са сензори за сила, а не сензори за налягане на течността. Силата се изразява в нютони или килонютони. Контактното налягане също зависи от ефективната контактна площ и нейното разпределение; отчитането на силата не осигурява автоматично това разпределение.
Типичен пръстеновиден сензор с една ос измерва компонент на аксиална сила, пренесен през предназначената за него сензорна структура. В болтова връзка сензорът може да бъде компресиран под гайката, докато болтът е в напрежение. Във фланцовия възел товарът може да влезе през вътрешен пръстеновиден елемент и да излезе през външен монтажен фланец. Тези подредби изискват различни инструменти.
Централният отвор не прави сензора преобразувател на въртящ момент, радиална сила или многоосен трансдюсер. Нито означава, че въртящ се вал може да докосне отвора. Потвърдете номиналната посока на измерване и осигурете разстояние за движещите се части.
В конструкцията на тензодатчика силата леко деформира еластичен елемент. Свързаните измервателни уреди променят съпротивлението и мостова верига преобразува тази промяна в малък електрически сигнал. Със стабилно възбуждане и подходящо кондициониране на сигнала, този подход поддържа устойчиви натоварвания, както и променящи се натоварвания. Динамичните характеристики все още зависят от монтираната конструкция и електрониката.
За мост, оценен на 2 mV/V с 5 V възбуждане, номиналният изход на пълна скала е 10 mV. Това е илюстративно изчисление, а не спецификация на модел FIBOS . Такъв сигнал обикновено се нуждае от мостов вход или инструментален усилвател, преди конвенционален PLC аналогов вход да може да го прочете надеждно.
Пиезоелектричната шайба генерира електрически заряд, когато нейният чувствителен материал е механично натоварен. Усилвател на заряд преобразува този сигнал в използваемо напрежение. Подходът е полезен за бързи промени на силата, докато достатъчно бавното затихване на сигнала и контролираното отклонение също могат да позволят измервания в определен квазистатичен интервал. Не трябва да се приема, че се поддържа стабилно абсолютно показание за неопределено време.
Кистлър обяснява това квазистатичното измерване зависи от изолацията и нискочестотното поведение на усилвателя на заряда. За тест за дълго задържане, сравнете приемливото отклонение и продължителността на измерване с пълната спецификация на системата, преди да изберете пиезоелектричен сензор.
FIBOS Изображение на каталожния продукт FE011. Сензорът за изходен заряд изисква съвместимо оборудване за зареждане.
Товарната шайба се вписва в компресирана товарна пътека, често около закопчалка. Неговият монтаж може да изисква определени шайби за въвеждане на натоварване, повърхностни покрития или механично предварително натоварване. Потвърдете контактната площ на лагера, а не само номиналния размер на болта. Интерфейсът го описва LW зареждаща шайба като продукт за измерване на напрежението на крепежни елементи с проходен отвор; това описание на приложението не установява съвместимост с всяко съединение.
В рамките на диапазона FIBOS , FA1339 динамометрична клетка за болтова шайба е посочена с компресия като посока на натоварване и номинална мощност 1–2 mV/V , което я поставя във веригата за измерване на мощността на моста. Проверете чертежа му за отвора, зоната на лагера и необходимите опорни инструменти, преди да го съпоставите с конкретна връзка.
Някои пръстеновидни сензори отделят връзката за зареждане от монтажния фланец. Централният отвор побира прът или вал, докато обработените пръстеновидни елементи и шарките на болтовете установяват как силата преминава между машината и еластичния елемент. на FUTEK Описанието на LTH500 , например, разграничава функциите за вътрешно натоварване и външна опора. Не прехвърляйте тази инсталационна геометрия на друг модел, без да проверите нейния чертеж.
Каталогът FIBOS FA128 показва централен проход на вала, пръстеновиден товарен край и фланцово закрепване към фиксирана опора. Това е полезен пример при оценка на оформление на машина, която се нуждае от централен отвор. Започнете с Страница на продукта FA128 , след което потвърдете текущия чертеж и разположение на монтажа за избраната версия. Каталогът идентифицира компресията като посока на зареждане; дупката не означава възможност за опън.
FIBOS Изображение на каталожния продукт FA128 и диаграма на посоката на компресиране. Потвърдете чертежа на модела за интерфейсите за зареждане и поддръжка.
Монтажната геометрия и сензорната технология са отделни възможности за избор. Сензор с форма на шайба може да използва тензодатчици или пиезоелектричен материал. Каталогът FIBOS FE011, например, показва пръстеновиден кварцов сензор, предназначен да работи с инструменти за зареждане. Това е различна електрическа измервателна верига от мостовия изход на FA128.
Таблицата по-долу обобщава как двете сензорни технологии се различават, след като бъдат вградени във формат за проходен отвор. Използвайте го, за да направите кратък списък на технология, след което потвърдете собствените спецификации на избрания модел.
| Точка за сравнение | Тензометричен датчик Сензор за проходен отвор | Пиезоелектрична шайба |
|---|---|---|
| Изходен сигнал | mV/V мостов сигнал | Електрически заряд (pC) |
| Необходима електроника | Възбуждане плюс мостов усилвател или мостов DAQ вход | Усилвател за зареждане и определен кабел с ниско ниво на шум |
| Статични или задържани натоварвания | Подходящ за продължителни четения | Ограничен от дрейф и времева константа; квазистатичен само в определен интервал |
| Бързи преходни процеси | Ограничен от монтирана структура и кондиционираща честотна лента | Обикновено е подходящ за бързи промени на силата |
| Директна PLC връзка | Само през мостов модул или усилвател | Никога директно; първо използвайте усилвател на заряда |
| Типични употреби | Сила на затягане, мониторинг на пресата, задържане на предварително натоварване | Удар, рязане и високодинамични тестови събития |
Сензор под глава на гайка или болт може да помогне за измерване на реакцията на натиск, свързана с предварителното натоварване на болта, при условие че предвидената контактна сила преминава през него. Това поддържа тестове за развитие на ставите, настройка на скоби и сравнение на методи за затягане. Моментът на затягане сам по себе си не е същата величина като напрежението на болта: триенето и състоянието на ставите влияят на тяхната връзка.
Посочете дали целта е първоначалното предварително натоварване, неговата промяна по време на работа или външната сила, приложена към монтажа. След затягане, промяната в натоварването на шайбата не трябва да се равнява на цялата външна сила, тъй като съединението и закопчалката споделят натоварването според тяхната твърдост и състояние на контакт.
Централен отвор може да запази прохода на инструмент или задвижващ механизъм, докато сензорът измерва аксиалната сила на реакция. В пресата това може да поддържа наблюдение на сила срещу време или сила срещу позиция. Решете къде се намира сензорът спрямо водачите, лагерите и инструмента: триенето или друг поддържащ път между сензора и детайла може да направи измерената реакция различна от действителната сила на процеса.
Зареждаща глава и регулируемо долно приспособление в пресово оборудване.
За университети и развойни лаборатории пръстеновидният сензор може да остави място за прът за образец, регулиращ винт или коаксиално приспособление. Определете най-малкото нарастване на полезна сила, очакваното предварително натоварване, продължителността на теста и необходимата синхронизация с изместване или други канали. Малък отвор или нископрофилно тяло само по себе си не гарантира полезна разделителна способност с малка сила.
Проверете най-големия диаметър на преминаване, включително върховете на резбата, допуските, биенето и достъпа до монтажа. След това проверете външния диаметър, размерите на пръстена за зареждане, монтажните отвори, изхода на кабела, достъпа до конектора и необходимото място за шайби или адаптери. Монтираната височина включва всички необходими части за въвеждане на натоварване, не само тялото на сензора.
Попитайте дали ставата остава достатъчно твърда и дали подвижната част остава свободна през целия ход. За резервен сензор сравнете пълния стек и геометрията за пренос на натоварване с оригиналната инсталация. Съвпадащият отвор е само една проверка за съвместимост.
Геометрия на избора, само схематично: проверете заедно отвора, външната обвивка, общата височина на стека и хлабината на кабела или конектора.
Оразмерете сензора за най-голямото механично натоварване, което действително го достига. Ако 2 kN предварително натоварване и 3 kN нарастване на процеса действат в една и съща посока на натиск, сензорът може да носи 5 kN дори след като дисплеят е бил нулиран. Този пример предполага директен адитивен път на натоварване; предварително натоварена връзка с успоредни еластични пътеки се нуждае от собствен анализ на споделяне на натоварването.
Включете ускорение, удар, необичайни цикли и инсталационни натоварвания. Консултирайте се с ограниченията за комбинирано натоварване и претоварване на производителя, когато е приложимо. Допустимо претоварване е граница на оцеляване при посочени условия, а не допълнително калибриран работен диапазон. За многократно циклиране поискайте информация за умората, приложима към действителния спектър на натоварване.
Илюстративно допълнително натоварване: 2 kN предварително натоварване плюс 3 kN процесно увеличение дава 5 kN механично натоварване. Нулирането не премахва предварително натоварване.
Прочетете основата на всяка спецификация на грешката: процент от пълната скала, процент от показанието или друга дефиниция. Илюстративен компонент на грешка от 0,2% в пълната скала на сензор от 10 kN съответства на 20 N. При отчитане от 200 N само този компонент се равнява на 10% от показанието. Това не е пълната несигурност, която включва и други сензорни, монтажни и електронни ефекти.
За малки промени на силата при голямо предварително натоварване, сравнете шума, дрейфа, хистерезиса, пълзенето и повторяемостта за действителния цикъл. Цифрите на дисплея и битовият брой на ADC не установяват най-малкото надеждно увеличение на силата. Поискайте доказателства за необходимите работни натоварвания и честотна лента.
Естествената честота не е използваемата честотна лента за измерване. Добавената маса, твърдостта на монтажа, филтрите на усилвателя и настройките за придобиване влияят върху инсталираната реакция. Изберете вземане на проби и филтриране срещу псевдоними за най-бързата функция, която има значение, и проверете дали PLC сканирането или актуализацията на комуникациите могат да го запазят.
Разграничете работната температура от компенсирания температурен диапазон. Помислете за термични градиенти от инструменти или двигатели, охлаждаща течност, огъване на кабела и уплътняване на съединителя. IP рейтинг адресира определени условия за проникване; не установява химическа съвместимост или не елиминира грешка при термично измерване.
Преди да поискате оферта или проба, преминете през проверките по-долу. Всеки ред свързва параметъра за потвърждение с грешката, която най-често причинява несъответствие между листа с данни и инсталирания резултат.
| Параметър | Какво да потвърдите | Често срещана грешка |
|---|---|---|
| Диаметър на отвора | Най-голямата преминаваща част, допустими отклонения и биене | Отговаря само на номиналния размер на болта |
| Височина на плика и стека | Външен диаметър, адаптери, кабелен изход и достъп до конектора | Игнориране на части за въвеждане на натоварване |
| Капацитет | Предварително натоварване плюс работна сила плюс пикове при сензора | Оразмеряване на силата след нулиране |
| Посока на зареждане | Номинална компресия, напрежение или и двете | Ако приемем, че дупката позволява напрежение |
| Основа на точността | Грешка в реално измерените нива на сила | Четене % F.S. като % от четенето |
| Сигнална верига | mV/V или изход за зареждане и вход на контролера | Свързване на необработен сигнал към стандартен аналогов вход на PLC |
| Околна среда | Компенсиран температурен диапазон, проникване и маршрутизиране на кабела | Третиране на IP рейтинг като химическа устойчивост |
| Инсталирано калибриране | Референтна сила, приложена през реалния път на натоварване | Разчитайки само на калибриране на шунта |
Проследете силата от движещия се компонент, през предвидената повърхност за натоварване и еластичния елемент, до опората на машината. Маркирайте всеки контакт на монтажния чертеж. Контактът със защитена диафрагма, кабелен уплътнител или ненатоварваща повърхност може да причини грешка или повреда. Не затягайте цялата повърхност на сензора, освен ако инсталационният чертеж на производителя не го позволява.
Дръжте валовете и болтовете далеч от отвора, където е необходимо, включително под деформация. Контактът с отвора може да доведе до странични натоварвания или нежелана пътека на сила. Прокарайте и закрепете кабела така, че движението на машината да не дърпа сензора или да не търка изолацията.
Използвайте посочените закалени шайби или машинно обработени контактни части с чисти, плоски, успоредни опорни повърхности. Наклонена гайка, резец, мека плоча или неравен фланец могат да концентрират контакта и да огънат сензора. Затегнете монтажните крепежни елементи в указаната последователност и до посочените стойности. Няма универсален момент на затягане за всички сензори за понички.
Подравнете оста на силата с предвидената сензорна ос и проверете отместванията на инструмента. Устойчивостта на ексцентрично натоварване е специфична за модела. Сензор, който издържа на натоварване извън оста, все още може да доведе до неприемлива грешка при измерване при това натоварване.
Механичното предварително натоварване може да установи контакт и да задържи чувствителен на компресия елемент включен. Следвайте изискванията за предварително натоварване на избрания модел. Електрическото нулиране променя референтното показание; не премахва предварителното натоварване, не възстановява механичния капацитет или не доказва, че сглобката е улегнала.
Силовият шунт е паралелен еластичен път, който пренася част от увеличението на натоварването около чувствителния елемент. В опростен линеен монтаж със същото нарастващо изместване, сензорът носи ΔFs = ks/(ks + kb) × ΔF, където ks е твърдостта на сензорния път, а kb е твърдостта на байпасния път. Този модел илюстрира споделяне на натоварването; това не е универсално уравнение за всяко болтово съединение.
Опростен линеен паралелен модел с общо изместване на края. Реалното споделяне на съвместното натоварване трябва да бъде оценено за неговите действителни гранични и контактни условия.
Дискусията на HBK на измерване на силов шунт обяснява защо инсталираната чувствителност може да се различава от самостоятелната чувствителност на сензора. Установете сглобената връзка с известна референтна сила. Ако опорите, предварителното зареждане или условията на контакт се променят, преоценете тази връзка, вместо да използвате повторно стар корекционен фактор автоматично.
За сензор с мостов изход потвърдете напрежението на възбуждане, съпротивлението на моста, номиналната мощност, полярността на сигнала и действителното назначение на щифтовете. Не правете изводи за окабеляването само от цвета на кабела. Мостов DAQ модул може да доставя възбуждане и да чете диференциалния сигнал; в противен случай използвайте съвместим усилвател, за да произведете напрежението, тока или цифровия интерфейс, изискван от контролера. FIBOS списъци усилватели на тензометрични клетки за тази стъпка на кондициониране; съответстват на техния входен обхват и изходен тип както към сензора, така и към контролера.
Проверете входния обхват на усилвателя преди тариране, мащабиране на изхода, изисквания за захранване, заземяване и завършване на екрана. Дръжте кабелите за ниско ниво на сигнал далеч от моторни задвижвания и превключващи захранващи кабели. Потвърдете поведението при претоварване, прекъсване на връзката на сензора и включване, така че контролерът да не сбърка сигнал за грешка с валидна стойност на силата.
Сензорно окабеляване и цифров индикатор на работна станция за тестване FIBOS .
Сензорът за изходен заряд се нуждае от съвместим усилвател на заряда и посочения кабел с нисък шум. Поддържайте конекторите чисти, сухи и механично защитени. Чувствителният елемент на сензора може да не изисква мостово възбуждане, но неговият усилвател все още се нуждае от захранване. Не свързвайте изход за зареждане директно към стандартен аналогов вход на PLC.
Изберете обхват на зареждане и настройки за чувствителност за инсталирания сензор, след което изберете времева константа, подходяща за продължителността на събитието и приемливото затихване. Нулирайте усилвателя на заряда при определени условия на цикъл и документирайте какво означава тази препратка. на Кистлер Технологичното ръководство за усилвател на заряда показва как различните настройки за константа на времето променят измерената форма на вълната.
Две измервателни вериги: сензорите с мостов изход се нуждаят от подходящо възбуждане и мостово кондициониране; сензорите за изходен заряд се нуждаят от съвместим усилвател на заряда.
Запишете сензора, електрониката, монтажната конфигурация, състоянието на предварително натоварване, температурата и настройките на филтъра. След загряване и механично установяване проверете нулата при дефинираното еталонно състояние. Приложете известни сили в няколко съответни точки в работния диапазон, включително товарене и разтоварване, когато е практично, и повторете цикъла, за да разкриете хистерезис или лошо закрепване.
Резистор за калибриране на шунт върху мост на тензометричен датчик проверява електрическия отговор. Той не прилага механична сила и не може да провери прехвърлянето на натоварването, качеството на контакта или твърдостта на сглобяването. По същия начин стабилната нула е полезна, но не доказва, че чувствителността е правилна.
Когато монтажът създава споделяне на натоварването, калибрирайте сглобената система спрямо подходящ референтен преобразувател в предвидения път на сила. HBK Процедурата за калибриране на CFW разграничава определянето на чувствителността след монтажа, настройката на усилвателя и проверката. Използвайте собствените изисквания на избрания сензор, за да планирате процедурата.
След това проверете действителната задача за измерване: тест за задържане за пълзене или дрейф, повтарящи се машинни цикли за повторяемост и представително преходно натоварване за пикове и синхронизация. Проверката на статичната справка сама по себе си не установява динамичен отговор. Определете границите на приемане от процеса или експеримента и проверете отново след повторно монтиране, претоварване или значима промяна в пътя на силата.
до поискайте FIBOS преглед на избора , предоставете скица на сглобяване, диаметър на преминаващата част, налично пространство, товарни и поддържащи повърхности, предварително натоварване и цикъл на сила, продължителност на измерване, среда и вход на контролера. Ако подменяте съществуващ модул, включете неговия пълен модел, чертеж и информация за калибриране. Ако не пасва стандартен отвор или обвивка, тези подробности също подкрепят обсъждането на a нестандартен персонализиран сензор, преди да се ангажирате с проба.
Да, в подходящ комплект той може да заключи напрежението на болта от реакцията на натиск, предавана през сензора под гайката или главата. Самият сензор може да остане само с компресия. Проверете за алтернативни пътища на контакт и разграничете първоначалното предварително натоварване на болта от промените, причинени от външно натоварване; сковаността на ставата определя как се споделят тези промени.
Само ако неговите номинални посоки на товарене и прикачени файлове поддържат и двете. Някои модели измерват само компресията. Предварително зареден сензор за компресия може да измерва намаляване на компресията, но това не е разрешение за издърпване на неговия чувствителен елемент в напрежение. Проверете минималната оставаща компресия и максималното натоварване през целия цикъл.
Не. Нулирането променя показаната или записана справка. Сензорът продължава да носи предварително натоварване, което все още се брои към механичния капацитет. Записвайте физическото предварително натоварване и проверете дали входът на усилвателя има адекватен обхват, дори когато изходът му е тариран.
Не предполагайте така. Дебелината на сензора, контактната площ, твърдостта, необходимите части за въвеждане на натоварване и захващането на крепежните елементи могат да променят ставата. Оценете задържането на предварително натоварване, наличната хлабина и ревизирания път на натоварване, след това проверете механично и метрологично сглобката, преди да я третирате като еквивалентна.
Тези два мача са недостатъчни. Сравнете товарните повърхности, монтажните отвори, височината, твърдостта, рейтингите на посоката, границите на претоварване, мощността, възбуждането, окабеляването, ограниченията на околната среда и калибрирането. Отнасяйте се към новия модел като към кандидат за замяна, докато тестовете за монтаж и измерване потвърдят пригодността за вашето приложение.
