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地磅用桥式称重传感器疲劳性能研究

发布人:宁波地磅 发布日期:2021-01-26 浏览次数:


桥式称重传感器作为大型电子衡器中的重要部件,其坚固性跟计量机能的稳 定性尤为重要。本文对桥式称重传感器进行疲劳实验,研究疲劳实验特点中载荷的幅值、载 荷的轮回次数对传感器机能参数的影响法则,对传感器的设计及大型电子衡器的利用存在 重要的领导意思。
1.引言
桥式称重传感器作为电阻应变式称重传感器 的一种,以其奇特的结构、优胜的机能,普遍应 用于大型电子衡器中,其优点有:对加载点变更 不敏感,抗偏载机能好,固有线性好、装置便利、固定不旋转,制造本钱低。为了保障传感器在 “服役”期内不产生疲劳破坏,且其计量机能牢固 坚固,本文重要发展了桥式称重传感器疲劳生效 剖析研究,研究其在交变应力作用下的机能变更。
对传感器的设计提出领导意思,进步其设计水 平,对生产厂家跟利用者存在十分重要的意思。
2.桥式称重传感器的资料特点
金属资料疲劳生效按其载荷轮回周次进行分 类,可分为低周疲劳、高周疲劳、超高周疲劳。
目前,在负荷传感器弹性体中,常用的金属资料 为40CrNMoA, 40CrNMoA是一种高强度合金结 构钢,是负荷传感器弹性体最常用的资料。这种合金钢屈从强度高,极限抗拉强度大;弹性模量 温度系数小,线膨胀系数小,且基本为常数,利 于传感器温度弥补;资料的弹性滞后小;加工方 便,加工后的残余应力小。所以,40CrNMoA是 传感器弹性体的幻想资料之一。
判断40CrNMoA的疲劳特点,是采取该资料 进行传感器弹性体结构设计的基本。国内外学者 对该资料的超高周、高周跟低周疲劳特点先落伍 行了研究。鉴于负荷传感器的利用特点,低周疲 劳实验,得到95%相信度的疲劳应变一寿命关 系如公式0。
|=0.0052 x -007767+0.8312 x 帥-0J320 0 其对应的疲劳应变一寿命关联,如图1所示。
3.桥式称重传感器疲劳实验测试剖析
传感器在10万次以上的加卸载疲劳实验,不仅能考试称重传感器跟应变计的预期利用寿命; 还可能把各种有缺点的应变计贴在弹性体上或等 应变梁上做疲劳实验或超载疲劳实验,以便考试 各种缺点对应变计跟称重传感器的利用可能产生 的影响。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构(秤体)、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成,由此即可完成电子地磅基本的称重功能,也可根据不同用户的要求,选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。在传感器的加卸载疲劳实验中,传感器 的机能参数会产生转变,有些参数还会有变好的 趋势。
本文依据实验计划的设定,选取2台桥式称 重传感器,实验采取在500kN疲劳实验机上进步 行高周疲劳实验,而后在0.005级的30t静重式力 标准机上进行计量参数的测试,其中测试的计量 参数包含:重复性、线性、滞后、蠕变及蠕变恢 复、灵敏度、零点漂移。
3.1实验方法跟步骤
3.1.1测试仪器
300kN净重式力标准机0.005%)
500kN疲劳实验机(3H)
3.1.2依据标准
JJG 144-2007《标准测力仪检定规程》
JJG 669-2003《称重传感器检定规程》
3.1.3疲劳实验流程
(1)实验流程
如图2所示。
在进行疲劳加载前,参照」」G 144-2007《标准 测力仪检定规程》或」」G 669-2003《称重传感器检 定规程》对传感器各项机能指标进行考察,在其 机能指标达到检定规程请求后,再进行疲劳加载 实验。
(2)载荷施加次数n
载荷施加次数如表1所示,在进行疲劳加载 进程中,轮回载荷在10万次之前进行1千次、1 万次及5万次的加载实验,超过10万次之后,载 荷每增加10万次,暂停疲劳加载,对传感器进行 静态计量机能加载,记录传感器在进行疲劳实验 后的各项计量机能参数,通过数据剖析发明各项 参数的变更。
(3)施加载荷的F
1)载荷1
最大载荷:100% FS 最小载荷:10% FS
2) 载荷 2 最大载荷:120% FS 最小载荷:10% FS 4载荷频率 载荷频率为3H z。
3.2 机能测试
(1)零点漂移
在进行机能测试前第一项指标为零点漂移
测试时,记录力传感器的零点输出值,按以下公 式进行力传感器的零点输出Z的盘算。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒,通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换,使接线盒到仪表的信号为数字信号,降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会,同时也使传输距离比普通模拟式更远,信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡,造价略低,方便旧的模式汽车衡升级。察看并记 录力传感器在30m in内的零点变更,按以下公式 进行零点漂移Zd的盘算。
Z尸 Oa^-Qornn x 1 00% (2
Of
式中: 30m in内力传感器零点输出值
最大值;
0 0mn 30m in内力传感器零点输出值
最小值;
Of力传感器的额定输出值。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒,通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换,使接线盒到仪表的信号为数字信号,降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会,同时也使传输距离比普通模拟式更远,信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡,造价略低,方便旧的模式汽车衡升级。
(2)重复性、线性、滞后、灵敏度
对传感器的机能指标进行检测,依据391- 2009《力传感器检定规程》,对传感器施加3次预 负荷,每次额定负荷坚持时光为30s。检测点尽量 均匀散布,检测点不少于5点,逐级施加递增负 荷,按递增顺序逐点进行检测,在每级载荷加到 后,坚持30s,记录并读取数值,直到额定载荷, 而后逐级递减负荷读取输出值。并依照检定结果, 盘算相应的技巧指标。
直线度L是表征正行程均匀校准曲线与工作 特点不一致的水平。假如采取端点连线作为工作 特点,则线性度为:
L=40^ x 100% 3
0f
式中:紙——行程校准曲线与工作特点曲线 的最大偏差。
滞后H是表征正反行程校准曲线不重合水平 的机能指标。它有传感器的弹性元件、敏感元件、 资料不同而引起,盘算公式为:
H= 40^- x 100% 4
0f
式中:d%—量程内正反行程校准曲线之间 的最大偏差。
如图3所示。
重复性R指在不变的实验前提下,以雷同的 方法在传感器上施加多少次雷同载荷,供给连续一 致结果的才干。盘算公式为:
R=40^ x 100% 5
0f
式中:紙——进程重复校准时各点输出差值最大值。
灵敏度S指传感器响应(输出)的变更对相 应的激励施加的载荷变更的比。灵敏度是传 感器长期利用中牢固性的一个重要指标。盘算公 式为:
S= I 6

式中:軍一激励电压均匀值。
(3)蠕变跟蠕变恢复测试
实现负荷特点测试后,进行蠕变测试,检查 灵敏度与量程是否与传感器铭牌相符。参数设置 时抉择与传感器量程一致的预加载力跟蠕变力; 蠕变测试时光:总时光为30m in,按3m in的时光 间隔为测试时光顺次读取输出值;蠕变恢复时光: 与蠕变测试时光雷同。
蠕变指在恒定的载荷下,并且所有的环境条 件跟其余可变更量坚持不变时,传感器输出随时 间产生的变更。
蠕变:Cp= x 100% 7
蠕变恢复:Cr= x100% 8
如图4所示。
3.3实验结果与剖析
选取两只量程为300k
  N、正确度等级为C3级 的桥式称重传感器,分辨对其施加载荷的幅值为 100%FS跟120%FS,实验结果及剖析如下,如图
5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示。





(1)重复性、线性
在100万次之内重复性随加载次数增加稳定 较大,有升有降,在100万次之后逐步减小并趋 于牢固。
线性随着加载次数的增加逐步减小并趋于稳
定。电子地磅被称为地磅是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。电子地磅标准配置主要由承重传力机构(秤体)、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成,由此即可完成电子地磅基本的称重功能,也可根据不同用户的要求,选配打印机、大屏幕显示器、电脑管理系统以完成更高层次的数据管理及传输的需要。
(2)滞后
随着加载次数的增加滞后一直减小,并逐步 趋近于零,载荷幅值为120% FS的降落幅度明显大 于 100% 。汽车衡厂家采用分离式分离式数字接线盒,通过对模拟传感器输出的信号进行A/D转换,使接线盒到仪表的信号为数字信号,降低了遥控的机会、受温度、射频干扰的机会,同时也使传输距离比普通模拟式更远,信号传输更加稳定。相对于数字式汽车衡,造价略低,方便旧的模式汽车衡升级。
(3)灵敏度
灵敏度随加载次数的增加变更并不明显,相 对比较牢固。地磅厂家将物体的重量传递给称重传感器的机械平台,常见有钢结构及钢混结构二种型式。
(4)蠕变及蠕变恢复
蠕变参数随着加载次数增加稳定,但整体呈 回升趋势。均未超差。
4.论断
本文通过对2只桥式称重传感器的实验对比 研究,得出论断如下。
(1)本实验设计利用的该负荷传感器,结构设 计公道,传感器中的应力跟应变小,抗疲劳机能 好,传感器在轮回400万次载荷作用下,未呈现 疲劳断裂景象。
(2)对比两只蒙受100% FS跟120% FS额定载 荷作用下的桥式传感器,蒙受120% FS的传感器其 线性、蠕变跟蠕变恢复等机能在轮回加载中变更 明显,所以,在负荷传感器的设计中,在灵敏度 满意请求的情况下,宜降落传感器的额定应变, 从而获得计量机能更牢固的传感器。