Zobrazenia: 0 Autor: Editor stránky Čas zverejnenia: 2026-11-05 Pôvod: stránky
Snímač sily s priechodným otvorom, tiež nazývaný silomer alebo zaťažovacia podložka, je prstencový snímač sily s centrálnym otvorom pre skrutku, tyč alebo hriadeľ. Meria axiálnu silu, najčastejšie kompresiu, v zostavách, kde by pevný silomer blokoval mechanizmus. Samotný otvor neurčuje, ako musí byť snímač zaťažený: špecifikované zaťažovacie a nosné plochy definujú dráhu merania.
V prípade zariadení a výskumných zariadení OEM začnite tromi otázkami: ktorá sila sa musí merať, kam sa táto sila pohybuje a ako ju zachytí celý reťazec merania? Táto príručka porovnáva tenzometre a piezoelektrické konštrukcie, potom zahŕňa dimenzovanie otvoru a kapacity, inštaláciu, pripojenie PLC alebo DAQ a inštalovanú kalibráciu. Ak chcete zobraziť typické formáty, prejdite na FIBOS rozsah snímača sily šišky.
Priechodný otvor opisuje otvor, ktorý prechádza cez snímač. Donut opisuje svoj prstencový tvar. Záťažová podložka zvyčajne zdôrazňuje inštaláciu okolo upevňovacieho prvku alebo v stlačenom stohu. Dodávatelia používajú tieto názvy s určitým presahom, preto si radšej porovnajte nákresy a pokyny na inštaláciu, než aby ste názvy považovali za vzájomne zameniteľné špecifikácie. FUTEK's kategória snímačov zaťaženia cez dieru . Túto terminológiu ilustruje
Sú to snímače sily, nie snímače tlaku kvapaliny. Sila sa vyjadruje v newtonoch alebo kilonewtonoch. Kontaktný tlak závisí aj od efektívnej kontaktnej plochy a jej rozloženia; čítanie sily automaticky neposkytuje toto rozloženie.
Typický jednoosový prstencový snímač meria zložku axiálnej sily prenášanú cez jeho zamýšľanú snímaciu štruktúru. V skrutkovom spoji môže byť snímač stlačený pod maticou, keď je skrutka v napätí. V prírubovej zostave môže záťaž vstúpiť cez vnútorný prstencový prvok a opustiť vonkajšou montážnou prírubou. Tieto usporiadania vyžadujú rôzne nástroje.
Stredový otvor nerobí zo snímača snímač krútiaceho momentu, radiálnej sily alebo viacosový prevodník. Ani to neznamená, že sa otáčajúci hriadeľ môže dotýkať otvoru. Potvrďte menovitý smer merania a zabezpečte voľný priestor pre pohyblivé časti.
V dizajne tenzometra sila mierne deformuje pružný prvok. Pripojené meradlá menia odpor a mostíkový obvod premieňa túto zmenu na malý elektrický signál. So stabilným budením a vhodnou úpravou signálu tento prístup podporuje trvalé zaťaženie, ako aj meniace sa zaťaženie. Dynamický výkon stále závisí od namontovanej konštrukcie a elektroniky.
Pre mostík dimenzovaný na 2 mV/V s budením 5 V je nominálny výstup v plnom rozsahu 10 mV. Toto je ilustratívny výpočet, nie špecifikácia modelu FIBOS . Takýto signál vo všeobecnosti potrebuje premosťovací vstup alebo prístrojový zosilňovač predtým, ako ho bežný analógový vstup PLC dokáže spoľahlivo prečítať.
Piezoelektrická silová podložka generuje elektrický náboj, keď je jej snímací materiál mechanicky zaťažený. Nábojový zosilňovač prevádza tento signál na použiteľné napätie. Tento prístup je užitočný pre rýchle zmeny sily, zatiaľ čo dostatočne pomalý pokles signálu a riadený drift môžu tiež umožniť merania v rámci definovaného kvázistatického intervalu. Nemalo by sa predpokladať, že stabilný absolútny údaj bude držaný na neurčito.
Kistler to vysvetľuje kvázistatické meranie závisí od izolácie a nízkofrekvenčného správania zosilňovača náboja. Pre test dlhého držania porovnajte prijateľný posun a trvanie merania s kompletnou špecifikáciou systému pred výberom piezoelektrického snímača.
Katalógový obrázok produktu FIBOS FE011. Senzor nabíjacieho výstupu vyžaduje kompatibilné nabíjacie prístroje.
Záťažová podložka zapadá do stlačenej dráhy zaťaženia, často okolo upevňovacieho prvku. Jeho inštalácia môže vyžadovať špecifikované podložky na zavedenie záťaže, povrchové úpravy alebo mechanické predpätie. Potvrďte kontaktnú plochu ložiska, nielen nominálnu veľkosť skrutky. Rozhranie popisuje jeho LW záťažová podložka ako produkt s priechodným otvorom na meranie napnutia upevňovacieho prvku; tento popis aplikácie nezaručuje kompatibilitu s každým spojom.
V rámci rozsahu FIBOS Snímač zaťaženia podložky skrutiek FA1339 je uvedený s kompresiou ako smerom zaťaženia a menovitým výkonom 1–2 mV/V , čo ho zaraďuje do reťazca merania výstupného mostíka. Pred prispôsobením ku konkrétnemu spoju skontrolujte jeho výkres, či neobsahuje otvor, oblasť ložiska a požadované podporné nástroje.
Niektoré prstencové snímače oddeľujú nakladaciu prípojku od montážnej príruby. Stredový otvor obsahuje tyč alebo hriadeľ, zatiaľ čo opracované prstencové prvky a vzory skrutiek určujú, ako sila prechádza medzi strojom a elastickým prvkom. FUTEK's Popis LTH500 napríklad rozlišuje vnútorné nakladanie a vonkajšie nosné prvky. Neprenášajte geometriu inštalácie na iný model bez toho, aby ste skontrolovali jeho výkres.
Katalóg FIBOS FA128 zobrazuje stredový priechod hriadeľa, prstencový nakladací koniec a prírubové upevnenie k pevnému sedlu. Je to užitočný príklad pri hodnotení rozloženia stroja, ktorý potrebuje centrálny otvor. Začnite s Stránka produktu FA128 , potom potvrďte aktuálny výkres a montážne usporiadanie pre vybranú verziu. Katalóg identifikuje kompresiu ako smer zaťaženia; otvor neznamená schopnosť ťahu.
FIBOS Obrázok produktu katalógu FA128 a diagram smeru kompresie. Potvrďte výkres modelu pre rozhranie načítania a podpory.
Geometria montáže a technológia snímania sú samostatné možnosti. Snímač v tvare podložky môže používať tenzometre alebo piezoelektrický materiál. Katalóg FIBOS FE011 napríklad ukazuje prstencový kremenný snímač určený na prácu s nabíjacími prístrojmi. Toto je odlišný reťazec elektrického merania ako mostový výstup FA128.
Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje, ako sa tieto dve technológie snímania líšia, keď sú zabudované do formátu s priechodným otvorom. Použite ho na užší výber technológie a potom potvrďte vlastné špecifikácie vybraného modelu.
| Porovnávací bod | Tenzometrický snímač priechodného otvoru | Piezoelektrická silová podložka |
|---|---|---|
| Výstup signálu | mV/V mostový signál | Elektrický náboj (pC) |
| Požadovaná elektronika | Budenie plus mostový zosilňovač alebo mostový DAQ vstup | Nabíjací zosilňovač a špecifikovaný nízkošumový kábel |
| Statické alebo držané bremená | Vhodné pre trvalé čítanie | Obmedzené driftom a časovou konštantou; kvázistatické iba v definovanom intervale |
| Rýchle prechody | Obmedzené namontovanou konštrukciou a kondicionačnou šírkou pásma | Typicky vhodné pre rýchle zmeny sily |
| Priame pripojenie PLC | Len cez mostový modul alebo zosilňovač | Nikdy nie priamo; najprv použite nabíjací zosilňovač |
| Typické použitia | Upínacia sila, monitorovanie lisu, držanie predpätia | Nárazové, rezné a vysokodynamické testovacie udalosti |
Snímač pod hlavou matice alebo skrutky môže pomôcť merať tlakovú reakciu spojenú s predpätím skrutky za predpokladu, že cez ňu prechádza zamýšľaná kontaktná sila. To podporuje testy vývoja spoja, nastavenie svorky a porovnanie metód uťahovania. Samotný uťahovací moment nie je to isté ako napnutie skrutky: trenie a podmienky spoja ovplyvňujú ich vzťah.
Uveďte, či je cieľom počiatočné predpätie, jeho zmena počas prevádzky alebo vonkajšia sila pôsobiaca na zostavu. Po utiahnutí sa zmena zaťaženia podložky nemusí rovnať celej vonkajšej sile, pretože spoj a spojovací prvok zdieľajú zaťaženie podľa ich tuhosti a stavu kontaktu.
Centrálny otvor môže zachovať priechod nástroja alebo ovládača, zatiaľ čo snímač meria axiálnu reakčnú silu. V lise to môže podporovať monitorovanie sily v závislosti od času alebo sily v závislosti od polohy. Rozhodnite sa, kde je snímač umiestnený vzhľadom na vodidlá, ložiská a nástroj: trenie alebo iná nosná dráha medzi snímačom a obrobkom môže spôsobiť, že sa nameraná reakcia bude líšiť od skutočnej procesnej sily.
Nakladacia hlava a nastaviteľný spodný prípravok v lisovacom zariadení.
Pre univerzitné a vývojové laboratóriá môže prstencový snímač ponechať priestor pre tyč vzorky, nastavovaciu skrutku alebo koaxiálny prípravok. Definujte najmenší prírastok užitočnej sily, očakávané predpätie, trvanie testu a požadovanú synchronizáciu s posunom alebo inými kanálmi. Malý otvor alebo nízkoprofilové telo samo o sebe nezaručuje užitočné rozlíšenie pri malej sile.
Skontrolujte najväčší priechodný priemer vrátane vrcholov závitov, tolerancií, hádzania a prístupu k zostave. Potom skontrolujte vonkajší priemer, rozmery nakladacích krúžkov, montážne otvory, výstup kábla, prístup ku konektorom a priestor potrebný pre podložky alebo adaptéry. Inštalovaná výška zahŕňa všetky požadované časti na zavedenie záťaže, nielen telo snímača.
Opýtajte sa, či kĺb zostáva dostatočne tuhý a či pohyblivá časť zostáva voľná počas celého zdvihu. V prípade výmeny snímača porovnajte celý stĺpec a geometriu prenosu zaťaženia s pôvodnou inštaláciou. Zodpovedajúci otvor je len jednou kontrolou kompatibility.
Geometria výberu, len schéma: skontrolujte spolu otvor, vonkajší obal, celkovú výšku stohu a vôľu kábla alebo konektora.
Dimenzujte snímač na najväčšie mechanické zaťaženie, ktoré ho skutočne dosiahne. Ak 2 kN predpätie a 3 kN procesný prírastok pôsobí v rovnakom smere kompresie, snímač môže niesť 5 kN aj po vynulovaní displeja. Tento príklad predpokladá priamu dráhu aditívneho zaťaženia; predpätý spoj s paralelnými elastickými dráhami potrebuje vlastnú analýzu rozdelenia zaťaženia.
Zahrňte zrýchlenie, náraz, abnormálne cykly a inštalačné zaťaženie. V prípade potreby si pozrite limity kombinovaného zaťaženia a preťaženia výrobcu. Prípustné preťaženie je limit prežitia za uvedených podmienok, nie extra kalibrovaný pracovný rozsah. Pri opakovanom cyklovaní si vyžiadajte informácie o únave platné pre skutočné spektrum zaťaženia.
Ilustratívne aditívne zaťaženie: 2 kN predpätie plus 3 kN procesný prírastok dáva 5 kN mechanické zaťaženie. Vynulovaním sa neodstráni predpätie.
Prečítajte si základ každej špecifikácie chyby: percento plnej stupnice, percento čítania alebo inú definíciu. Ilustratívna zložka 0,2 % plnej chyby na snímači 10 kN zodpovedá 20 N. Pri odčítaní 200 N sa táto zložka samotná rovná 10 % odčítania. Nie je to úplná neistota, ktorá zahŕňa aj iné senzorové, montážne a elektronické efekty.
Pre malé zmeny sily pri veľkom predpätí porovnajte hluk, posun, hysterézu, dotvarovanie a opakovateľnosť počas skutočného cyklu. Číslice na displeji a počet bitov ADC nepredstavujú najmenší dôveryhodný prírastok sily. Požiadajte o dôkazy pri požadovanom pracovnom zaťažení a šírke pásma.
Vlastná frekvencia nie je použiteľná šírka pásma merania. Pridaná hmotnosť, montážna tuhosť, filtre zosilňovača a nastavenia akvizície ovplyvňujú inštalovanú odozvu. Vyberte vzorkovanie a filtrovanie anti-alias pre najrýchlejšiu funkciu, na ktorej záleží, a skontrolujte, či ju dokáže skenovanie PLC alebo aktualizácia komunikácie zachovať.
Rozlišujte prevádzkovú teplotu od kompenzovaného teplotného rozsahu. Zvážte teplotné gradienty nástrojov alebo motorov, chladiacej kvapaliny, ohýbania káblov a tesnenia konektorov. Hodnotenie IP adresuje špecifikované podmienky vstupu; nezabezpečuje chemickú kompatibilitu ani neodstraňuje chybu tepelného merania.
Pred vyžiadaním cenovej ponuky alebo vzorky vykonajte kontroly nižšie. Každý riadok spáruje parameter na potvrdenie chyby, ktorá najčastejšie spôsobuje nesúlad medzi údajovým hárkom a nainštalovaným výsledkom.
| Parameter | Čo potvrdiť | Bežná chyba |
|---|---|---|
| Priemer otvoru | Najväčší prechodový diel, tolerancie a hádzanie | Zodpovedá len menovitej veľkosti skrutky |
| Výška obálky a stohu | Vonkajší priemer, adaptéry, výstup kábla a prístup ku konektorom | Ignorovanie častí úvodu záťaže |
| Kapacita | Predpätie plus pracovná sila plus špičky na snímači | Dimenzovanie sily po vynulovaní |
| Smer načítania | Menovitá kompresia, napätie alebo oboje | Za predpokladu, že otvor umožňuje napätie |
| Základ presnosti | Chyba skutočne nameraných úrovní sily | Čítanie % F.S. ako % prečítania |
| Signálny reťazec | mV/V alebo výstup nabíjania a vstup ovládača | Zapojenie surového signálu do štandardného analógového vstupu PLC |
| Životné prostredie | Kompenzovaný teplotný rozsah, vstup a vedenie káblov | Hodnotenie IP sa považuje za chemickú odolnosť |
| Nainštalovaná kalibrácia | Referenčná sila pôsobiaca cez skutočnú dráhu zaťaženia | Spoliehanie sa len na kalibráciu bočníka |
Sledovanie sily od pohyblivého komponentu cez zamýšľanú ložnú plochu a elastický prvok až po podperu stroja. Označte každý kontakt na montážnom výkrese. Kontakt s chránenou membránou, káblovou priechodkou alebo nezaťaženým povrchom môže spôsobiť chybu alebo poškodenie. Neupínajte celú plochu snímača, pokiaľ to nepovoľuje montážny výkres výrobcu.
V prípade potreby udržujte hriadele a skrutky v dostatočnej vzdialenosti od otvoru, vrátane vychýlenia. Kontakt s otvorom môže spôsobiť bočné zaťaženie alebo neúmyselnú dráhu sily. Kábel nasmerujte a zaistite tak, aby pohyb stroja neťahal snímač a neodieral izoláciu.
Použite špecifikované tvrdené podložky alebo opracované kontaktné diely s čistými, rovnými, rovnobežnými dosadacími plochami. Naklonená matica, otrepy, mäkká doska alebo nerovná príruba môžu sústrediť kontakt a ohnúť snímač. Upevňovacie prvky utiahnite v určenom poradí a na určené hodnoty. Neexistuje univerzálny uťahovací moment pre všetky prstencové snímače.
Zarovnajte os sily so zamýšľanou osou snímania a skontrolujte korekcie nástroja. Odolnosť voči excentrickému zaťaženiu je špecifická pre daný model. Snímač, ktorý prežije mimoosové zaťaženie, môže pri tomto zaťažení stále produkovať neprijateľnú chybu merania.
Mechanické predpätie môže vytvoriť kontakt a udržať prvok citlivý na stlačenie zapojený. Postupujte podľa požiadaviek na predpätie zvoleného modelu. Elektrické nulovanie mení referenčnú hodnotu; neodstráni predpätie, neobnoví mechanickú kapacitu ani nepreukáže, že zostava sadla.
Silový bočník je paralelná elastická dráha, ktorá prenáša časť prírastku zaťaženia okolo snímacieho prvku. V zjednodušenej lineárnej zostave s rovnakým prírastkovým posunom snímač nesie ΔFs = ks/(ks + kb) × AF, kde ks je tuhosť snímacej dráhy a kb je tuhosť obtokovej dráhy. Tento model ilustruje zdieľanie záťaže; nie je to univerzálna rovnica pre každý skrutkový spoj.
Zjednodušený lineárny model paralelnej dráhy so spoločným posunutím konca. Skutočné zdieľanie zaťaženia spoja sa musí posúdiť z hľadiska jeho skutočných okrajových a kontaktných podmienok.
Diskusia HBK o meranie sily bočníka vysvetľuje, prečo sa inštalovaná citlivosť môže líšiť od citlivosti samostatného snímača. Vytvorte zostavený vzťah so známou referenčnou silou. Ak sa zmenia podmienky podpier, predpätia alebo kontaktu, prehodnoťte tento vzťah namiesto automatického opätovného použitia starého korekčného faktora.
V prípade snímača s výstupným mostíkom potvrďte budiace napätie, odpor mostíka, menovitý výstup, polaritu signálu a skutočné priradenie kolíkov. Neodvodzujte zapojenie len z farby kábla. Mostový DAQ modul môže dodávať budenie a čítať diferenciálny signál; inak použite kompatibilný zosilňovač na vytvorenie napätia, prúdu alebo digitálneho rozhrania požadovaného ovládačom. FIBOS zoznamov zosilňovače záťažových buniek pre tento krok úpravy; zosúladiť ich vstupný rozsah a typ výstupu so snímačom aj ovládačom.
Pred tarovaním skontrolujte vstupný rozsah zosilňovača, výstupné merítko, požiadavky na napájanie, uzemnenie a ukončenie tienenia. Nízkoúrovňové signálové vedenie udržujte mimo motorových pohonov a spínacích napájacích káblov. Potvrďte správanie pri preťažení, odpojení snímača a zapnutí, aby si regulátor nepomýlil chybový signál s platnou hodnotou sily.
Zapojenie snímača a digitálny indikátor na testovacej pracovnej stanici FIBOS .
Senzor výstupu nabíjania potrebuje kompatibilný zosilňovač nabíjania a špecifikovaný nízkošumový kábel. Udržujte konektory čisté, suché a mechanicky zabezpečené. Snímací prvok snímača nemusí vyžadovať žiadne budenie mostíka, ale jeho zosilňovač stále potrebuje napájanie. Nepripájajte nabíjací výstup priamo k štandardnému analógovému vstupu PLC.
Vyberte rozsah nabíjania a nastavenia citlivosti pre inštalovaný senzor, potom zvoľte časovú konštantu zodpovedajúcu trvaniu udalosti a prijateľnému poklesu. Resetujte nabíjací zosilňovač pri definovanom cykle a zdokumentujte, čo tento odkaz znamená. Kistler's Sprievodca technológiou nabíjacieho zosilňovača ukazuje, ako rôzne nastavenia časovej konštanty menia nameraný priebeh.
Dva meracie reťazce: snímače s výstupným mostíkom potrebujú vhodné budenie a úpravu mostíka; snímače výstupného náboja potrebujú kompatibilný zosilňovač náboja.
Zaznamenajte si snímač, elektroniku, montážnu konfiguráciu, stav predpätia, teplotu a nastavenia filtra. Po zahriatí a mechanickom ustálení skontrolujte nulu v definovanom referenčnom stave. Aplikujte známe sily na niekoľko relevantných bodov v pracovnom rozsahu, vrátane nakladania a vykladania tam, kde je to možné, a zopakujte cyklus, aby ste odhalili hysterézu alebo zlé sedenie.
Bočný kalibračný odpor na mostíku tenzometra kontroluje elektrickú odozvu. Neaplikuje mechanickú silu a nemôže overiť prenos zaťaženia, kvalitu kontaktu alebo tuhosť zostavy. Podobne stabilná nula je užitočná, ale nedokazuje, že citlivosť je správna.
Ak montáž vytvára zdieľanie zaťaženia, kalibrujte zostavený systém proti vhodnému referenčnému prevodníku v zamýšľanej dráhe sily. HBK Postup kalibrácie CFW rozlišuje určenie citlivosti po montáži, nastavení zosilňovača a overení. Na plánovanie postupu použite vlastné požiadavky zvoleného snímača.
Potom overte aktuálnu úlohu merania: test tečenia alebo driftu, opakované strojové cykly pre opakovateľnosť a reprezentatívne prechodné zaťaženie pre vrcholy a načasovanie. Samotná statická referenčná kontrola nevytvára dynamickú odozvu. Definujte akceptačné limity z procesu alebo experimentu a znova skontrolujte po opätovnom namontovaní, preťažení alebo zmysluplnej zmene v dráhe sily.
Komu požiadajte o preskúmanie výberu FIBOS , poskytnite náčrt zostavy, priemer prechádzajúcej časti, dostupný priestor, nakladacie a podporné plochy, predpätie a silový cyklus, trvanie merania, prostredie a vstup regulátora. Ak vymieňate existujúcu jednotku, uveďte jej úplný model, výkres a informácie o kalibrácii. Ak nepasuje žiadny štandardný otvor alebo obal, tieto detaily tiež podporujú diskusiu o a neštandardný prispôsobený senzor pred odovzdaním vzorky.
Áno, vo vhodnej zostave dokáže odvodiť napätie skrutky z tlakovej reakcie prenášanej cez snímač pod maticou alebo hlavou. Samotný snímač môže zostať iba kompresný. Skontrolujte alternatívne dráhy kontaktu a rozlíšte počiatočné predpätie skrutiek od zmien spôsobených vonkajším zaťažením; tuhosť kĺbu určuje, ako sa tieto zmeny zdieľajú.
Iba ak jeho menovité smery nakladania a prídavné zariadenia podporujú oboje. Niektoré modely merajú iba kompresiu. Predpätý snímač kompresie môže merať zníženie kompresie, ale to nie je dovolené natiahnuť jeho snímací prvok do napätia. Skontrolujte minimálnu zostávajúcu kompresiu a maximálne zaťaženie počas celého cyklu.
Nie. Vynulovaním sa zmení zobrazená alebo zaznamenaná referencia. Snímač naďalej prenáša predpätie, ktoré sa stále započítava do mechanickej kapacity. Zaznamenajte si fyzické predpätie a skontrolujte, či má vstup zosilňovača primeraný rozsah, aj keď bol jeho výstup tarovaný.
Nepredpokladajte to. Hrúbka snímača, kontaktná plocha, tuhosť, požadované časti na zavedenie zaťaženia a záber upevňovacieho prvku môžu zmeniť spoj. Vyhodnoťte zachovanie predpätia, dostupnú vôľu a revidovanú dráhu zaťaženia, potom mechanicky a metrologicky overte zostavu predtým, ako ju budete považovať za ekvivalentnú.
Tieto dva zápasy sú nedostatočné. Porovnajte ložné plochy, montážne otvory, výšku, tuhosť, smerové hodnoty, limity preťaženia, výkon, budenie, zapojenie, limity prostredia a kalibráciu. Zaobchádzajte s novým modelom ako s náhradným kandidátom, kým inštalácia a meracie testy nepotvrdia vhodnosť pre vašu aplikáciu.
