剪切梁式稱重傳感器的特征分析
剪切梁式稱重傳感器是什么：
剪切梁式稱重傳感器是稱重行業(yè)中常見的主要類別或類型之一。其他類型包括，例如，壓縮、張力和單點。它們可以說是當(dāng)今使用的最常見的稱重傳感器類型。
梁式稱重傳感器作為簡單的剪切梁操作，在受到力或重量時輕微彎曲。它們通常固定在一端，另一端自由，行為很像潛水板，盡管也有雙端設(shè)計，安裝在兩端并裝在中心，更類似于吊床。此外，通?？梢钥吹搅菏椒Q重傳感器分為兩個子類別，這取決于它們測量力或重量的方式。彎曲束單元測量剪切變形的量，而剪切梁稱重傳感器測量的彎曲扭曲量。
梁式稱重傳感器是最大和最通用的稱重傳感器，涵蓋了廣泛的可能的容量，不同的安裝選項和附件。當(dāng)使用單點單元變得不可能時，它們經(jīng)常被聯(lián)合用于更大的稱重設(shè)備和秤。
剪切梁式稱重傳感器雖然有一定的過載能力，但是在安裝過程中，仍應(yīng)防止傳感器的超載。即使是短時間的超載，也可能會造成損壞。所以在安裝時，可以先用一個和傳感器等高的墊塊代替?zhèn)鞲衅?，然后，再換上傳感器。在正常工作時，稱重傳感器一般均應(yīng)設(shè)置過載保護(hù)的構(gòu)件。如果用螺桿固定傳感器，要求有一定的緊固力矩，而且為了確保安全，螺桿應(yīng)有一定的旋入螺紋深度。
同時要輕拿輕放，尤其是由合金鋁制作彈性體的小容量傳感器，任何沖擊、跌落，對其計量性能都可能造成損害。對于大容量的稱重傳感器，一般來說，它具有較大的自重，故而要求在搬運(yùn)、安裝時，盡可能使用適當(dāng)?shù)钠鸬踉O(shè)備。
而且用于做稱重傳感器彈性體的金屬材料，由于內(nèi)部復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系，當(dāng)受到外力作用后在微小晶粒之間會產(chǎn)生微應(yīng)變，在外力消失以后，微應(yīng)變隨之消失，但是是否能夠完全恢復(fù)到不受力的原始狀態(tài)，則因彈性體的金屬材料而異。
但是如果加載力的曲線和卸載力的曲線不重合，差值越大，則遲滯性越大。其差值主要來源于材料本身成分的穩(wěn)定性、均勻性、熱處理后的徑向組織等等。知道遲滯性產(chǎn)生的原因，我們可以通過選擇合適的金屬材料，采用先進(jìn)的熱處理方式提高彈性極限，來減小產(chǎn)生遲滯性。
剪切梁傳感器的彈性體受力的作用后，需要測量的不是其正應(yīng)力，而是由剪切力引起的切應(yīng)力。但切應(yīng)力本身是測量不出來的，它只能產(chǎn)生于與工字梁 中心軸線成45“的互相垂直的主應(yīng)力，也就是產(chǎn)生于由切應(yīng)力而引起的拉伸應(yīng)力及壓縮應(yīng)力。因此，將4片應(yīng)變計分別貼在工字梁腹板的兩面，并與中心軸線成 45。的相互垂直的位置上，如圖1所示。這4個應(yīng)變計組成全橋，當(dāng)傳感器承受載荷時，應(yīng)變計R,,R3的電阻值增大，R2,R;的電阻值減小，其結(jié)果在電 橋的對角線上產(chǎn)生與載荷成正比的不平衡輸出。利用這一稱重傳感器原理，便可測出力或載荷的大小。
剪切梁式稱重傳感器的工作原理：
剪切梁式稱重傳感器的彈性體受力的作用后,需要測量的不是其正應(yīng)力,而是由剪切力引起的切應(yīng)力。但切應(yīng)力本身是測量不出來的,它只能產(chǎn)生于與工字梁中心軸線成45°的互相垂直的主應(yīng)力,也就是產(chǎn)生于由切應(yīng)力而引起的拉伸應(yīng)力及壓縮應(yīng)力。因此,將4片應(yīng)變計分別貼在工字梁腹板的兩面,并與中心軸線成45°的相互垂直的位置上,如圖1 所示。這4個應(yīng)變計組成全橋,當(dāng)傳感器承受載荷時,應(yīng)變計R1 、R3 的電阻值增大, R2 、R4 的電阻值減小,其結(jié)果在電橋的對角線上產(chǎn)生與載荷成正比的不平衡輸出。利用這一原理,便可測出力或載荷的大小。
剪切梁式稱重傳感器的特征：
①輸出信號不受測力點方位改動的影響。當(dāng)一般彈性應(yīng)變梁接受載荷時，發(fā)作彎曲，正應(yīng)力正比于梁的彎矩，而彎矩又正比于力作用點的距離，因此力作用點方位的改動會引起測量過失。而剪切梁式稱重傳感器由所以測量其切應(yīng)變，而切應(yīng)變與切力成正比，切力在梁上為一常數(shù)與彎矩?zé)o關(guān)，所以力作用點方位的改動不影響傳感器的輸出;
②線性好、精度高。由于應(yīng)變計是貼在工字梁腹板上，并與基地軸線成45°的方位上，它只測量與切應(yīng)力對應(yīng)的主應(yīng)力，不受彎曲應(yīng)力的影響，所以線性好、精度高;
③傳感器受拉伸、緊縮時，切應(yīng)力的高低與分布根柢相同，即傳感器的拉伸、緊縮輸出靈敏度根柢相同，所以分外適用于一同測量拉和壓的方針;
④高度低，體積小，重量輕，易于設(shè)備和修補(bǔ);
⑤結(jié)構(gòu)簡略，易于密封，長期安穩(wěn)性好，經(jīng)久耐用;
⑥抗側(cè)向能力強(qiáng)。當(dāng)作用力P沿正向作用時，沿X或Y方向的力均為側(cè)向力。Y方向的側(cè)向力使X—Y平面內(nèi)發(fā)作彎曲。假定應(yīng)變計在梁的一側(cè)，由于兩個互成90°的應(yīng)變計貼在X方向的
式中：δ一般取25～30kg/mm2;τ取18～25kg/mm2。在實習(xí)計劃過程中，只需選定H、h、B、τ往后，就可計算出所需工字梁寬度b。工字梁的高度h和寬度判定后，便能夠判定彈性體的高度和寬度，驗算梁的剪切強(qiáng)度和梁的最大彎曲強(qiáng)度。對于工字梁，在額外載荷下，最大切應(yīng)力應(yīng)滿意因此，在計劃一個高精度稱重傳感器之前，首先應(yīng)選擇好彈性體的材料，選用優(yōu)秀合金鋼經(jīng)合理的機(jī)加工、熱處理等技能制成。
彈性體材料的功用是抉擇傳感器功用好壞的要害，因此，對彈性體材料應(yīng)有如下請求：強(qiáng)度高;具有高的彈性極限，以確保應(yīng)變和載荷間成超卓的線性關(guān)系;經(jīng)究竟處理后，剩下應(yīng)力變小并具有均勻而安穩(wěn)的金相組織，各向同性;稱重傳感器具有較小的熱膨脹系數(shù)、小而安穩(wěn)的彈性系數(shù)的溫度系數(shù);具有超卓的機(jī)加工和熱處理功用;具有高的抗氧化、抗腐蝕功用;具有超卓的抗疲勞功用;彈性滯后應(yīng)盡量小。
