[其他]附著式測(cè)力傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86105879
• 申請(qǐng)日: 1986-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN1004832B
• 公開（公告）日: 1989-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈久珩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 代理公司: 中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司專利事務(wù)所
• 代理人: 錢康行;王連發(fā)

本發(fā)明涉及一種附著式測(cè)力傳感器，它是由鏈?zhǔn)竭B接的三段組合式傳感器本體、帶微調(diào)裝置的雙球鉸撐掛機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置所組成，撐掛在預(yù)先焊接在機(jī)架立柱上的高剛性支座上。傳感器本體中的彈性元件為薄片式，并有兩組電阻應(yīng)變電橋。因此它有較大的應(yīng)力放大系數(shù)、工作精度高、穩(wěn)定可靠、使用壽命長(zhǎng)的良好技術(shù)性能，并易于制造維修，能迅速安裝、準(zhǔn)確復(fù)位。本傳感器主要用于軋機(jī)軋制力的測(cè)量。也適用于其它場(chǎng)合下力和變形的測(cè)量。

本發(fā)明涉及一種測(cè)量軋機(jī)軋制力的附著式測(cè)力傳感器。

軋機(jī)常在高溫高載荷等惡劣條件下連續(xù)工作。在軋制中軋機(jī)與軋件之間的軋制力成為最重要的工藝、力能參數(shù)，也是最重要的過程控制參數(shù)，所以軋制力的檢測(cè)對(duì)軋機(jī)和軋制生產(chǎn)均有重要意義。傳統(tǒng)的軋制力測(cè)量裝置多是支承式的。由于它們裝在軋制力傳遞線上，直接承受高達(dá)數(shù)噸至數(shù)千噸的被測(cè)軋制力，加之工作條件惡劣，所以技術(shù)難度大，體大笨重，加工及使用維護(hù)均較復(fù)雜，且易于損壞。附著式測(cè)力傳感器由于工作條件較好，不直接承受被測(cè)力，故能克服上述缺點(diǎn)，美國(guó)專利3858440描述了一種用來測(cè)量承載構(gòu)件變形的壓電傳感器，該壓電傳感器安在兩個(gè)支座之間，支座帶有一個(gè)與應(yīng)力/應(yīng)變成比例的切口，兩個(gè)支座成一直線地安在構(gòu)件上，與傳感器，受載荷方向相垂直，傳感元件的長(zhǎng)度和橫截面有相應(yīng)的尺寸，使之正壓力的不均勻性減至最小，一個(gè)開槽的支座上安有一個(gè)墊片，以便精確調(diào)整傳感器的予緊力，但是該裝置屬壓電式傳感器（見附圖8，美國(guó)專利的傳感器示意圖）。一般適于在壓力下工作，是通過錐形螺絲聯(lián)接在構(gòu)件上的，這樣，不僅在構(gòu)件上加工錐形螺孔會(huì)造成種種不利影響，甚至在實(shí)際中往往難于實(shí)現(xiàn)，而且也不便于在線快速安裝和準(zhǔn)確定位;同時(shí)該裝置較適于高應(yīng)力構(gòu)件的測(cè)量，而就軋機(jī)而言，其機(jī)架的安全系數(shù)較大，工作應(yīng)力水平很低（一般為50～100公斤/厘米²）加之軋機(jī)在生產(chǎn)中要求傳感器能夠快速安裝調(diào)整，使用方便，并且在惡劣條件下，工作可靠，有較長(zhǎng)的使用壽命，而上述的壓電式測(cè)力傳感器不能滿足這些要求。

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種技術(shù)性能好，工作可靠、易于制造、安裝和維修、便于推廣使用的附著式測(cè)力傳感器。本發(fā)明的附著式測(cè)力傳感器主要用于軋機(jī)軋制力的測(cè)量，亦可用于其它機(jī)器或構(gòu)件的力和變形的測(cè)量。

本發(fā)明的附著式測(cè)力傳感器是由鏈?zhǔn)竭B接的三段組合式傳感器本體、帶微調(diào)裝置的雙球鉸撐掛機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置所組成。其中鏈?zhǔn)竭B接的三段組合式傳感器本體是由上、下牽引件和彈性元件連接而成;帶微調(diào)裝置的雙球鉸撐掛機(jī)構(gòu)是由手輪、支承螺絲、鎖緊螺母、上部鋼球、下部鋼球和微調(diào)裝置組成;保護(hù)裝置是由上蓋、底筒及筒內(nèi)充有液體保護(hù)介質(zhì)所組成。

本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

由圖1（用于軋機(jī)的附著式測(cè)力傳感器工作原理圖）可知，當(dāng)軋機(jī)受軋制力F時(shí)，機(jī)架第i個(gè)立柱受力F_i，如果此立柱上的傳感器基長(zhǎng)為L(zhǎng)，牽引件與彈性元件的長(zhǎng)度和截面積分別為l₂，l₁及A₂，A₁，機(jī)架立柱在L范圍內(nèi)的伸長(zhǎng)為△L，傳感器相應(yīng)段的伸長(zhǎng)分別為△l₂和△l₁，立柱在中性面上的應(yīng)變和應(yīng)力分別為ε_H和σ_H，彈性元件的應(yīng)變和應(yīng)力分別為ε₁和σ₁，由虎克定律可得：

……（1）

其中：E-機(jī)架材料（鋼）的彈性模數(shù)。

由于應(yīng)變及應(yīng)力與截面積成反比，故傳感器的伸長(zhǎng)變形又可寫為：

……（2）

當(dāng)彈性元件及牽引件皆為鋼時(shí)，其E值與機(jī)架的相同。

將（2）式代入（1）式則得

……（3）

及 ……（4）

（4）式中β為應(yīng)變放大系數(shù)。當(dāng)L愈大，l₁及愈小時(shí)，β值愈大;當(dāng)A₁＜＜A₂時(shí)，β趨于最大值βmax＝.