Vizualizări: 0 Autor: Editor site Ora publicării: 2026-11-05 Origine: Site
Un senzor de forță cu orificiu traversant, numit și celulă de sarcină gogoși sau șaibă de sarcină, este un traductor de forță în formă de inel, cu o deschidere centrală pentru un șurub, tijă sau arbore. Măsoară forța axială, cel mai adesea compresia, în ansambluri în care o celulă de sarcină solidă ar bloca mecanismul. Deschiderea singură nu determină modul în care trebuie încărcat senzorul: suprafețele specificate de încărcare și de sprijin definesc calea de măsurare.
Pentru OEM echipamente și dispozitive de cercetare, începeți cu trei întrebări: ce forță trebuie măsurată, unde se deplasează acea forță și cum o va capta întregul lanț de măsurare? Acest ghid compară modelele de tensiometru și piezoelectrice, apoi acoperă dimensionarea alezajului și a capacității, instalarea, conexiunea PLC sau DAQ și calibrarea instalată. Pentru a vedea formatele tipice, răsfoiți FIBOS intervalul senzorului de forță gogoși.
Orificiul traversant descrie o deschidere care trece prin senzor. Donut își descrie forma de inel. Mașina de spălat de încărcare pune de obicei accentul pe instalarea în jurul unui dispozitiv de fixare sau într-un stivă comprimată. Furnizorii folosesc aceste nume cu o oarecare suprapunere, așa că comparați desenele și instrucțiunile de instalare în loc să trateze numele ca specificații interschimbabile. ale lui FUTEK categoria celulelor de sarcină cu orificiu traversant ilustrează această terminologie.
Aceștia sunt senzori de forță, nu senzori de presiune a fluidului. Forța este exprimată în newtoni sau kilonewtoni. Presiunea de contact depinde și de zona efectivă de contact și de distribuția acesteia; o citire forțată nu oferă automat acea distribuție.
Un senzor inel tipic cu o singură axă măsoară o componentă de forță axială transferată prin structura sa de detectare intenționată. Într-o îmbinare cu șuruburi, senzorul poate fi comprimat sub piuliță în timp ce șurubul este tensionat. Într-un ansamblu de flanșă, sarcina poate intra printr-o caracteristică inelară interioară și poate ieși printr-o flanșă de montare exterioară. Aceste aranjamente necesită unelte diferite.
Un orificiu central nu transformă un senzor într-un traductor de cuplu, forță radială sau cu mai multe axe. Nici nu înseamnă că un arbore rotativ poate atinge orificiul. Confirmați direcția nominală de măsurare și asigurați spațiu liber pentru părțile mobile.
Într-un design cu extensometru, forța deformează ușor un element elastic. Manometrele legate schimbă rezistența, iar un circuit de punte transformă această schimbare într-un semnal electric mic. Cu o excitație stabilă și o condiționare adecvată a semnalului, această abordare acceptă sarcini susținute, precum și sarcini în schimbare. Performanța dinamică depinde încă de structura montată și de electronică.
Pentru o punte evaluată la 2 mV/V cu excitație de 5 V, ieșirea nominală la scară maximă este de 10 mV. Acesta este un calcul ilustrativ, nu o specificație de model FIBOS . Un astfel de semnal necesită, în general, o intrare în punte sau un amplificator de instrumentare înainte ca o intrare analogică PLC convențională să-l poată citi în mod fiabil.
O șaibă de forță piezoelectrică generează sarcină electrică atunci când materialul său de detectare este încărcat mecanic. Un amplificator de încărcare transformă acest semnal într-o tensiune utilizabilă. Abordarea este utilă pentru schimbări rapide de forță, în timp ce dezintegrarea semnalului suficient de lentă și deriva controlată pot permite, de asemenea, măsurători pe un interval cvasistatic definit. Nu ar trebui să se presupună că menține o citire absolută stabilă la nesfârșit.
Kistler explică asta măsurarea cvasi-statică depinde de izolație și de comportamentul la frecvență joasă a amplificatorului de încărcare. Pentru un test de menținere îndelungat, comparați deviația acceptabilă și durata de măsurare cu specificația completă a sistemului înainte de a selecta un senzor piezoelectric.
FIBOS Imagine produs de catalog FE011. Senzorul de ieșire de încărcare necesită instrumente de încărcare compatibile.
O șaibă de încărcare se încadrează într-o cale de încărcare comprimată, adesea în jurul unui dispozitiv de fixare. Instalarea acestuia poate necesita șaibe de introducere a sarcinii specificate, finisaje ale suprafeței sau preîncărcare mecanică. Confirmați zona de contact a rulmentului, nu doar dimensiunea nominală a șurubului. Interfața îi descrie Șaibă de încărcare LW ca produs cu orificiu traversant pentru măsurarea tensiunii elementelor de fixare; descrierea aplicației nu stabilește compatibilitatea cu fiecare îmbinare.
În intervalul FIBOS , Celula de sarcină cu șaibă cu șuruburi FA1339 este listată cu compresie ca direcție de încărcare și o ieșire nominală de 1–2 mV/V , ceea ce o plasează în lanțul de măsurare a ieșirii podului. Verificați desenul pentru alezajul, zona de rulment și sculele de sprijin necesare înainte de a-l potrivi la o îmbinare specifică.
Unii senzori inel separă conexiunea de încărcare de flanșa de montare. Deschiderea centrală găzduiește o tijă sau un arbore, în timp ce caracteristicile inelare prelucrate și modelele șuruburilor stabilesc modul în care forța trece între mașină și elementul elastic. ale lui FUTEK Descrierea LTH500 , de exemplu, distinge funcțiile de încărcare interioară și de suport exterior. Nu transferați acea geometrie de instalare pe alt model fără a verifica desenul acestuia.
Catalogul FIBOS FA128 prezintă un pasaj central al arborelui, un capăt de încărcare inelar și fixarea cu flanșă pe un scaun fix. Este un exemplu util atunci când se evaluează un aspect al unei mașini care necesită o deschidere centrală. Începe cu Pagina de produs FA128 , apoi confirmați desenul curent și aranjamentul de montare pentru versiunea selectată. Catalogul identifică compresia ca direcție de încărcare; gaura nu implică capacitate de tensiune.
FIBOS Imaginea produsului catalog FA128 și diagrama direcției compresiei. Confirmați desenul modelului pentru interfețele de încărcare și suport.
Geometria de montare și tehnologia de detectare sunt alegeri separate. Un senzor în formă de șaibă poate folosi extensometre sau material piezoelectric. Catalogul FIBOS FE011, de exemplu, prezintă un senzor de cuarț în formă de inel destinat să funcționeze cu instrumente de încărcare. Acesta este un lanț de măsurare electric diferit de ieșirea podului FA128.
Tabelul de mai jos rezumă modul în care cele două tehnologii de detectare diferă odată ce sunt încorporate într-un format cu orificii traversante. Folosiți-l pentru a selecta o tehnologie, apoi confirmați specificațiile proprii ale modelului selectat.
| Punct de comparație | Senzor cu orificiu traversant pentru tensiometru. | Saibă de forță piezoelectrică |
|---|---|---|
| Ieșire semnal | mV/V semnal pod | Sarcina electrica (pC) |
| Electronică necesară | Excitație plus amplificator bridge sau intrare DAQ bridge | Amplificator de încărcare și cablu specificat cu zgomot redus |
| Sarcini statice sau reținute | Potrivit pentru lecturi susținute | Limitat de deriva și constanta de timp; cvasistatic numai pe un interval definit |
| Tranzitorii rapide | Limitat de structura montată și lățimea de bandă de condiționare | Potrivit de obicei pentru schimbări rapide de forță |
| Conexiune directă PLC | Doar printr-un modul bridge sau amplificator | Niciodată direct; utilizați mai întâi un amplificator de încărcare |
| Utilizări tipice | Forța de prindere, monitorizarea presei, menținerea preîncărcării | Evenimente de testare de impact, tăiere și dinamică ridicată |
Un senzor sub o piuliță sau un cap de șurub poate ajuta la măsurarea reacției de compresiune asociată cu preîncărcarea șurubului, cu condiția ca forța de contact prevăzută să treacă prin acesta. Acest lucru acceptă testele de dezvoltare a îmbinărilor, setarea clemei și compararea metodelor de strângere. Numai cuplul de strângere nu este aceeași cu tensiunea șuruburilor: frecarea și condițiile de îmbinare afectează relația lor.
Indicați dacă scopul este preîncărcarea inițială, modificarea acesteia în timpul funcționării sau forța externă aplicată ansamblului. După strângere, o modificare a sarcinii șaibei nu trebuie să fie egală cu întreaga forță externă, deoarece îmbinarea și elementul de fixare împart sarcina în funcție de rigiditatea și starea lor de contact.
O deschidere centrală poate păstra o unealtă sau trecerea unui actuator în timp ce un senzor măsoară forța de reacție axială. Într-o presă, aceasta poate suporta monitorizarea forță contra timp sau forță față de poziție. Decideți unde se află senzorul în raport cu ghidajele, rulmenții și unealta: frecarea sau o altă cale de sprijin între senzor și piesa de prelucrat poate face ca reacția măsurată să difere de forța reală a procesului.
Cap de încărcare și dispozitiv inferior reglabil în echipamentul de presă.
Pentru universități și laboratoare de dezvoltare, un senzor inel poate lăsa loc pentru o tijă de eșantion, un șurub de reglare sau un dispozitiv coaxial. Definiți cel mai mic increment de forță utilă, preîncărcare așteptată, durata testului și sincronizarea necesară cu deplasarea sau alte canale. O deschidere mică sau un corp cu profil redus nu garantează în sine o rezoluție utilă la forță mică.
Verificați cel mai mare diametru de trecere, inclusiv crestele filetului, toleranțele, curățarea și accesul la asamblare. Apoi verificați diametrul exterior, dimensiunile inelului de încărcare, găurile de montare, ieșirea cablului, accesul la conector și spațiul necesar pentru șaibe sau adaptoare. Înălțimea instalată include toate părțile necesare pentru introducerea sarcinii, nu numai corpul senzorului.
Întrebați dacă articulația rămâne suficient de rigidă și dacă partea mobilă rămâne liberă pe toată durata cursei sale. Pentru un senzor de înlocuire, comparați geometria completă a stivei și transferului sarcinii cu instalația originală. O gaură potrivită este doar o verificare de compatibilitate.
Geometrie de selecție, numai schematică: verificați împreună deschiderea, plicul exterior, înălțimea totală a stivei și spațiul liber pentru cablu sau conector.
Dimensiune senzorul pentru cea mai mare sarcină mecanică care ajunge efectiv la el. Dacă o preîncărcare de 2 kN și un increment de proces de 3 kN acționează în aceeași direcție de compresie, senzorul poate transporta 5 kN chiar și după ce afișajul a fost pus la zero. Acest exemplu presupune o cale de încărcare aditivă directă; o îmbinare preîncărcată cu trasee elastice paralele are nevoie de propria sa analiză de împărțire a sarcinii.
Includeți accelerația, impactul, ciclurile anormale și sarcinile de instalare. Consultați limitele combinate de încărcare și suprasarcină ale producătorului, acolo unde este cazul. Suprasarcină admisă este o limită de supraviețuire în condițiile menționate, nu un interval de lucru calibrat suplimentar. Pentru cicluri repetate, solicitați informații despre oboseală aplicabile spectrului real de sarcină.
Încărcare aditivă ilustrativă: 2 kN preîncărcare plus un increment de proces de 3 kN dă 5 kN sarcină mecanică. Reducerea la zero nu elimină preîncărcarea.
Citiți baza fiecărei specificații de eroare: procent din scară completă, procent din citire sau altă definiție. O componentă ilustrativă de eroare la scară maximă de 0,2% pe un senzor de 10 kN corespunde la 20 N. La o citire de 200 N, acea componentă singură este egală cu 10% din citire. Nu este incertitudinea totală, care include și alte efecte de senzor, de montaj și electronice.
Pentru modificări mici de forță la o preîncărcare mare, comparați zgomotul, deviația, histerezisul, fluajul și repetabilitatea pe parcursul ciclului real. Cifrele afișate și numărul de biți ADC nu stabilesc cel mai mic increment de forță de încredere. Solicitați dovezi la sarcinile de lucru și lățimea de bandă necesare.
Frecvența naturală nu este lățimea de bandă de măsurare utilizabilă. Masa adăugată, rigiditatea montării, filtrele amplificatorului și setările de achiziție afectează toate răspunsul instalat. Selectați eșantionarea și filtrarea anti-alias pentru cea mai rapidă caracteristică care contează și verificați dacă scanarea PLC-ului sau actualizarea comunicațiilor le pot păstra.
Distingeți temperatura de funcționare de intervalul de temperatură compensat. Luați în considerare gradienții termici de la scule sau motoare, lichidul de răcire, flexia cablurilor și etanșarea conectorilor. O evaluare IP abordează condițiile de intrare specificate; nu stabilește compatibilitatea chimică și nici nu elimină eroarea de măsurare termică.
Înainte de a solicita o ofertă sau o probă, parcurgeți verificările de mai jos. Fiecare rând împerechează parametrul pentru a confirma cu greșeala care provoacă cel mai adesea o nepotrivire între foaia de date și rezultatul instalat.
| Parametru | Ce trebuie confirmat | Greșeală comună |
|---|---|---|
| Diametrul alezajului | Cea mai mare parte de trecere, toleranțe și deformare | Se potrivește numai cu dimensiunea nominală a șurubului |
| Înălțimea plicului și a stivei | Diametrul exterior, adaptoare, ieșire pentru cablu și acces la conector | Ignorarea părților de introducere a sarcinii |
| Capacitate | Preîncărcare plus forță de lucru plus vârfuri la senzor | Dimensionarea forței după zero |
| Direcția de încărcare | Compresie nominală, tensiune sau ambele | Presupunând că o gaură permite tensiune |
| Baza de precizie | Eroare la nivelurile de forță măsurate efectiv | % de citire F.S. ca % din citire |
| Lanț de semnal | mV/V sau ieșirea de încărcare și intrarea controlerului | Conectarea unui semnal brut la o intrare analogică standard a PLC |
| Mediu | Interval de temperatură compensat, intrare și rutare a cablurilor | Tratarea unui rating IP ca rezistență chimică |
| Calibrare instalată | Forța de referință aplicată pe calea reală a sarcinii | Bazându-se doar pe calibrarea șunturilor |
Urmărirea forței de la componenta în mișcare, prin suprafața de încărcare prevăzută și elementul elastic, până la suportul mașinii. Marcați fiecare contact pe desenul de ansamblu. Contactul cu o diafragmă protejată, un presetupă sau o suprafață fără încărcare poate produce erori sau deteriorare. Nu prindeți întreaga față a senzorului decât dacă desenul de instalare al producătorului permite acest lucru.
Păstrați arborii și șuruburile departe de orificiu acolo unde este necesar, inclusiv sub deformare. Contactul cu alezajul poate introduce sarcini laterale sau o cale de forță neintenționată. Dirijați și fixați cablul astfel încât mișcarea mașinii să nu tragă de senzor sau să frece izolația.
Folosiți șaibe întărite specificate sau părți de contact prelucrate, cu suprafețe curate, plane, paralele. O piuliță înclinată, o bavură, o placă moale sau o flanșă neuniformă pot concentra contactul și îndoi senzorul. Strângeți elementele de fixare de montaj în ordinea specificată și la valorile specificate. Nu există un cuplu de strângere universal pentru toți senzorii gogoși.
Aliniați axa forței cu axa de detectare dorită și verificați decalajele sculei. Rezistența la sarcina excentrică este specifică modelului. Un senzor care supraviețuiește unei sarcini în afara axei poate produce încă o eroare de măsurare inacceptabilă sub acea sarcină.
Preîncărcarea mecanică poate stabili contactul și menține cuplat un element sensibil la compresie. Urmați cerințele de preîncărcare ale modelului selectat. Punerea la zero electrică modifică citirea de referință; nu îndepărtează preîncărcarea, nu restabilește capacitatea mecanică și nici nu dovedește că ansamblul s-a așezat.
Un șunt de forță este o cale elastică paralelă care poartă o parte a creșterii sarcinii în jurul elementului senzor. Într-un ansamblu liniar simplificat cu aceeași deplasare incrementală, senzorul poartă ΔFs = ks/(ks + kb) × ΔF, unde ks este rigiditatea căii de detectare și kb este rigiditatea căii de ocolire. Acest model ilustrează partajarea sarcinii; nu este o ecuație universală pentru fiecare îmbinare cu șuruburi.
Model liniar simplificat cu traseu paralel cu deplasare comună la capăt. Împărțirea reală a sarcinii în comun trebuie evaluată pentru limitele sale reale și condițiile de contact.
Discuția lui HBK despre Măsurarea șunturilor de forță explică de ce sensibilitatea instalată poate diferi de sensibilitatea independentă a senzorului. Stabiliți relația asamblată cu o forță de referință cunoscută. Dacă suporturile, preîncărcarea sau condițiile de contact se modifică, reevaluați acea relație în loc să reutilizați automat un vechi factor de corecție.
Pentru un senzor de ieșire în punte, confirmați tensiunea de excitare, rezistența punții, ieșirea nominală, polaritatea semnalului și alocarea reală a pinului. Nu deduceți cablarea doar din culoarea cablului. Un modul DAQ punte poate furniza excitație și poate citi semnalul diferențial; în caz contrar, utilizați un amplificator compatibil pentru a produce tensiunea, curentul sau interfața digitală cerută de controler. FIBOS liste amplificatoare cu celule de sarcină pentru această etapă de condiționare; potriviți intervalul de intrare și tipul de ieșire atât cu senzorul, cât și cu controlerul.
Verificați domeniul de intrare a amplificatorului înainte de tara, scalarea ieșirii, cerințele de alimentare, împământarea și terminarea ecranului. Păstrați cablurile de semnal de nivel scăzut departe de unitățile de motor și cablurile de alimentare comutatoare. Confirmați comportamentul la suprasarcină, deconectarea senzorului și pornire, astfel încât un controler să nu confunde un semnal de eroare cu o valoare de forță validă.
Cablajul senzorului și un indicator digital la o stație de lucru de testare FIBOS .
Un senzor de ieșire de încărcare are nevoie de un amplificator de încărcare compatibil și de cablul de zgomot redus specificat. Păstrați conectorii curați, uscati și siguri mecanic. Este posibil ca elementul de detectare al senzorului să nu necesite nicio excitare a punții, dar amplificatorul său are nevoie de curent. Nu conectați o ieșire de încărcare direct la o intrare analogică standard a PLC.
Selectați intervalul de încărcare și setările de sensibilitate pentru senzorul instalat, apoi alegeți o constantă de timp adecvată duratei evenimentului și decăderii acceptabile. Resetați amplificatorul de încărcare la o condiție de ciclu definită și documentați ce înseamnă acea referință. a lui Kistler Ghidul de tehnologie a amplificatorului de încărcare arată modul în care diferite setări constante de timp modifică forma de undă măsurată.
Două lanțuri de măsurare: senzorii punte-ieșire au nevoie de excitare și condiționare de punte adecvate; senzorii de încărcare-ieșire au nevoie de un amplificator de încărcare compatibil.
Înregistrați senzorul, electronica, configurația de montare, starea de preîncărcare, temperatura și setările filtrului. După încălzire și decontare mecanică, verificați zero la starea de referință definită. Aplicați forțe cunoscute în mai multe puncte relevante din domeniul de lucru, inclusiv încărcarea și descărcarea, acolo unde este posibil, și repetați ciclul pentru a expune histerezisul sau poziționarea slabă.
Un rezistor de calibrare a șunturilor de pe o punte de extensometru verifică un răspuns electric. Nu aplică o forță mecanică și nu poate verifica transferul sarcinii, calitatea contactului sau rigiditatea ansamblului. De asemenea, un zero stabil este util, dar nu dovedește că sensibilitatea este corectă.
În cazul în care montarea creează împărțirea sarcinii, calibrați sistemul asamblat față de un traductor de referință adecvat pe traseul de forță prevăzut. HBK Procedura de calibrare CFW distinge determinarea sensibilității după montare, configurarea amplificatorului și verificare. Utilizați cerințele proprii ale senzorului selectat pentru a planifica procedura.
Apoi verificați sarcina reală de măsurare: un test de menținere pentru fluaj sau deplasare, cicluri repetate ale mașinii pentru repetabilitate și încărcare tranzitorie reprezentativă pentru vârfuri și sincronizare. Numai o verificare statică a referințelor nu stabilește un răspuns dinamic. Definiți limitele de acceptare din proces sau experiment și verificați din nou după remontare, supraîncărcare sau o modificare semnificativă a traseului forței.
La solicitați o examinare a selecției FIBOS , furnizați o schiță de ansamblu, diametrul piesei de trecere, spațiul disponibil, suprafețele de încărcare și suport, ciclul de preîncărcare și forță, durata măsurării, mediul și intrarea controlerului. Dacă înlocuiți o unitate existentă, includeți modelul complet, desenul și informațiile de calibrare ale acesteia. Dacă nu se potrivește un orificiu standard sau un plic, aceste detalii susțin și discuția despre a senzor personalizat non-standard înainte de a vă angaja la o probă.
Da, într-un ansamblu adecvat se poate deduce tensiunea șuruburilor din reacția de compresiune transmisă prin senzorul de sub piuliță sau cap. Senzorul în sine poate rămâne doar pentru compresie. Verificați căile de contact alternative și distingeți preîncărcarea inițială a șuruburilor de modificările cauzate de o sarcină externă; rigiditatea articulației determină modul în care aceste modificări sunt împărtășite.
Doar dacă direcțiile nominale de încărcare și atașamentele le acceptă pe ambele. Unele modele măsoară doar compresia. Un senzor de compresie preîncărcat poate măsura o reducere a compresiei, dar aceasta nu este permisiunea de a trage elementul senzorial în tensiune. Verificați compresia minimă rămasă și sarcina maximă pe tot parcursul ciclului.
Nu. Punerea la zero modifică referința afișată sau înregistrată. Senzorul continuă să transporte preîncărcarea, care încă contează pentru capacitatea mecanică. Păstrați o evidență a preîncărcării fizice și verificați dacă intrarea amplificatorului are un domeniu adecvat chiar și atunci când ieșirea sa a fost tarata.
Nu presupuneți așa. Grosimea senzorului, zona de contact, rigiditatea, piesele de introducere a sarcinii necesare și angajarea elementelor de fixare pot schimba îmbinarea. Evaluați reținerea preîncărcării, spațiul liber disponibil și traseul de încărcare revizuit, apoi verificați ansamblul mecanic și metrologic înainte de a-l trata ca echivalent.
Cele două meciuri sunt insuficiente. Comparați suprafețele de încărcare, găurile de montare, înălțimea, rigiditatea, cotele de direcție, limitele de suprasarcină, ieșirea, excitația, cablarea, limitele de mediu și calibrarea. Tratați noul model ca pe un candidat de înlocuire până când testele de instalare și măsurare confirmă adecvarea pentru aplicația dvs.
