Принцип действия, разновидности и область применения осевых тензометрических датчиков

07.12.2015 | 09:59:10

Одним из общеизвестных компонентов грузоподъемных механизмов является ось, в которую монтируются подвижные элементы конструкции. Свойства, при которых изменяется активное сопротивление тензорезисторов обеспечивают преобразование обычной оси в измерительную. Данное свойство облегчает действие сил на грузоподъемное оборудование и расширяет возможность контролировать поднимаемый груз, обеспечивает защитой все механизмы конструкции от перегрузов.

Относительная простота установки измерительного устройства и доступная его цена являются основными приоритетами, побуждающими к его покупке. Осевой датчик - оптимальный выбор в измерении перемещаемых грузов на разных механизмах.


Принцип действия и строение тензометрического датчика

Две боковые поверхности тензометрического датчика симметричны относительно его центральных осей и исполнены по типу двух соосных попарных "глухих" отверстий. Эти отверстия в упругом элементе тензодатчика представляют собой два концентратора механического напряжения типа шаровидных мембран, которые испытывают сдвиговые нагрузки.

Толщина мембран, глубина отверстий, а также расстояние между ними подбираются на основании обстоятельств, позволяющих достигать необходимого уровня механического напряжения. Этого будет достаточно для достижения заданной чувствительности или коэффициента преобразования тензометрического датчика. При этом соблюдается установленный коэффициент запаса прочности. Сама процедура установки тензорезисторов заключается в монтаже датчиков с четырех сторон от центра мембран. Тензометрическая чувствительная ось тензорезисторов, в данном случае, должна быть под углом 45 градусов по отношению к оси датчика нагрузки для того чтобы целиком воспринимать сдвиговые деформации.

Тензометрический датчик функционирует по правилу жесткого защемления балки двойного изгиба. При этом обе цилиндрические поверхности, расположенные по краям тензодатчика закрепляются, а на центральную цилиндрическую часть фиксируется нагружающее усилие. Оно и обеспечивает изгибную деформацию упругого элемента тензодатчика.


Принцип действия тензометрической измерительной оси представлен на рисунке 1. На тензометрическую ось прилагается нагрузка, вес которой обусловлен весом груза. Правильная установка датчика нагрузки на ось обеспечивает равномерное распределение приложенной нагрузки на опорную поверхность. Высокое напряжение, которое возникает между отверстиями, воспринимается тензорезисторами. В других частях тензометрической оси общее напряжение остается низким, обеспечивая при этом запас прочности устройства.


Рисунок 1. Принцип действия тензометрической измерительной оси.


Рисунок 2. Подключение тензометрического датчика H9X1, габаритные размеры.


Рисунок 3. Подключение тензометрического датчика H9X2, габаритные размеры.


Рисунок 4. Подключение тензометрического датчика H9X3, габаритные размеры.

Инструкция по установке датчиков нагрузки на ось:

- нагрузка должна быть расположена перпендикулярно по отношению к оси тензометрического датчика;

- величины ширины площади опоры должны быть одинаковыми (Ra=Rb). Такое равенство обеспечит равномерность и концентрирование распределения нагрузки в зонах с высоким напряжением.

Область применения осевых тензодатчиков

Тензометрические датчики H9X* широко применяются в качестве комплектующего конструкций и в качестве замены простой оси или вала. К положительным характерным качествам осевых тензометрических датчиков относится возможность установки измерительного оборудования без существенных изменений в их конструкции. Корпус осевого тензометрического датчика изготовлен из конструкционной высококачественной стали с никелевым покрытием. Такая поверхность гарантирует продолжительный срок эксплуатации и антикоррозийную защиту (исключая агрессивную среду). Измерительная тензометрическая ось модели H9X* (производство «ZEMIC USA Inc.») имеет класс защиты IP67. Способность высокой герметизации тензометрического датчика предохраняет от проникновения внутрь измерительного прибора водяных паров и пылевых мелкодисперсных частиц.

Осевые тензодатчики нагрузки применяются в таких видах взвешивания:

- в мобильном измерении нагрузок в разных подъемных устройствах (лебедки, грузовые вагоны, подъемные механизмы, автокраны, мостовые краны и прочие);

- в стационарном взвешивании грузов на грузоприемной платформесилосах, кузовах машин, цистернах);

- в мониторинговых системах равномерного распределения защиты и нагрузки грузоподъемных устройств от перегрузов;

- для определения нагрузки в системах, регулирующих технологические процессы.

Варианты использования осевых тензометрических датчиков

1. Встраивание в вилку силовой тяги


2. Встраивание в шкив

Постоянно растущая тенденция к увеличению спроса на специализированные осевые тензометрические датчики для грузоподъемных устройств стимулирует к расширению их ассортимента и в ближайшее время новые модели выпускаемых силоизмерительных приборов компании «ZEMIC USA Inc. пополнят украинский рынок.