[发明专利]小量程测力传感器及其间接测量轴载荷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小量程测力传感器间接测量轴载荷的方法。

背景技术

传统的轴载荷的测量一般均采用直接测量载荷的方式，如：将轴做成轴式称重传感器或将轴座作成称重传感器或将普通称重传感器安装于轴座的下方来进行力值/重量测量。但是，在某些特殊的轴载荷测量场合，往往由于受到位置、空间、安装条件、使用工况等外界因素的影响，或受到称重传感器自身结构和参数(如：体积、外形、量程、精度等问题)的限制，不能采用上述直接轴载荷的测量方法。例如：在合金钢的冶炼中，需要配料称重，该称重是在高温钢水飞溅环境下测量钢水重量的大小。如果将整根轴做成轴式传感器，则导致承载轴本身体积较大，加工、安装很不方便，成本费用较高，而且降低轴本身的强度，更换传感器就需更换整根轴。同时传感器暴露在外，要求防止飞溅的钢水对其损伤。如果采用轴座式传感器，也是因量程太大，导致传感器体积过大，没有安装的空间，况且在这种使用环境下传感器更换很不方便。怎样才能对上述轴载荷进行有效测量，既保证测量精度，又满足特殊环境下的特殊要求，是一个待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中的问题，提供小量程测力传感器间接测量轴载荷的方法，用量程为几十或几百公斤的小型化小量程测力传感器量来间接测量几十吨甚至上百吨的轴载荷，达到了四两拨千斤的效果，既保证测量精度，又满足特殊环境下的特殊要求。

本发明间接测量轴载荷方法的步骤如下：

一、在承载轴的两端分别镗有一个台阶安装孔，在该两个安装孔中各装有一只所述的小量程测力传感器，该两个小量程测力传感器对称安装在承载轴的两端，小量程测力传感器的承载头与安装孔前端小孔之间为过渡配合，而小量程测力传感器的固定座与安装孔后端大孔之间为过渡或小间隙配合。

二、求出小量程测力传感器弯曲应变梁的截面梁厚h1和梁宽h2：

1、在承载轴上加载设定的载荷力值F，则承载轴受力弯曲变形产生挠度δ，同时承载轴把该弯曲变形传递给小量程测力传感器，引起小量程测力传感器弯曲应变梁的受力而弯曲变形，也产生挠度δ，则承载轴上B截面处的挠度值与小量程测力传感器承载头在B截面处的挠度值相等。

2、根据材料力学，列出承载轴上B截面处挠度δ(a)的方程为：

δ(a)=[F×a×(3L24-a2)]/(12×E×I)······(1)]]>

式中E为承载轴材料的弹性模量；I为承载轴的截面惯性矩；L为承载轴的有效长度，F为加在承载轴上的设定载荷值，a等于小量程测力传感器应变梁的有效长度。

3、根据材料力学，列出小量程测力传感器的挠度δ1(a)的方程为：

δ1(a)＝(F1×a³)/(3×E1×I1)……②

式中E1为小量程测力传感器弯曲应变梁材料的弹性模量；11为小量程测力传感器弯曲应变梁材料的截面惯性矩；a为小量程测力传感器弯曲应变梁的有效长度，F1为小量程测力传感器所受的载荷力，也是小量程测力传感器的量程参数。

4、求出小量程测力传感器弯曲应变梁材料的截面惯性矩I1：