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HBM稱重傳感器的幾種典型的安裝形式1.1立式裝填容器對(duì)液體、散裝貨物等勻質(zhì)物體,有二個(gè)固定基座和一個(gè)傳感器的配置是可行的。條件是容量構(gòu)造對(duì)稱,并且裝填物重心線在整個(gè)裝填過(guò)程中近似地在一條垂直線上。其他情況,尤其在更高的精度時(shí),則必須配備個(gè)或更多的傳感器。
傳感器的剛性安裝
傳感器的剛性安裝在承重體上的簡(jiǎn)單地剛性安裝傳感器的結(jié)構(gòu)一般不予推薦,這種結(jié)構(gòu)不能使傳感器避免由于裝載狀況變振動(dòng),溫度變化引起的變形而帯來(lái)的測(cè)量誤差2安裝支承體和一個(gè)傳感器的立罐容
安裝有二個(gè)支承體和一個(gè)傳感器的立容器這一測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用一個(gè)擺式傳感器和二個(gè)固定支承,它們同時(shí)也起固定立容器的作用,這一低價(jià)位的結(jié)構(gòu)使傳感器避免一定的測(cè)量誤差。
支撐在三個(gè)或四個(gè)傳感器上的立罐容器
支撐在三個(gè)或四個(gè)傳感器上的立容器的裝填狀況大多數(shù)用三個(gè)傳感器上作測(cè)量元件,然而在直角對(duì)稱結(jié)構(gòu)中也可見(jiàn)四點(diǎn)配置,盡管這一布置因其超自由度及價(jià)格較貴在原理上不為*,但另一方面它們很容易被設(shè)計(jì)者想到。盡管雙搖柱彈性支承體不需要導(dǎo)桿,但多數(shù)需要與固定的限止器組合。對(duì)特別高的立罐,在上面部分要求安裝附加的導(dǎo)桿,在圖例中園棍桿用較小的預(yù)緊力預(yù)緊。固定的擋桿在這種位置只要很小的不可避免的錯(cuò)位便會(huì)觸及立罐,由此通過(guò)接觸摩擦導(dǎo)致附加力。此處一般不推薦使用滾動(dòng)擋子或繩素導(dǎo)引器。
使用三種不同稱重模塊上的立罐
使用三種不同稱重模塊上的立罐
三個(gè)稱重模塊,其導(dǎo)桿外切于結(jié)構(gòu)外緣,使不需其他措施,而保持水平穩(wěn)定。同樣也具有防抬升保護(hù)可防止立罐傾。以此在露天建設(shè)中不需很多結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),這個(gè)圖例展示了小、中、大負(fù)荷的稱重模塊使用標(biāo)準(zhǔn)的稱重模塊可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),可極大節(jié)省結(jié)構(gòu)的化費(fèi),但必須考慮承載面的平行性、高度對(duì)齊等等細(xì)節(jié)。
應(yīng)用稱重模塊上的帯輪緣的立罐
應(yīng)用稱重模塊上的帶輪緣的立罐
實(shí)踐中通常發(fā)現(xiàn)圓形立罐的外殼一般達(dá)到底部,以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,此時(shí)需要安裝方式正確地安裝傳感器
上圖顯示用傳感器來(lái)測(cè)量的這一結(jié)構(gòu)的原理,這一方案即使對(duì)已建好的設(shè)備也相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)。緊固件安裝或焊接在罐的內(nèi)壁。通過(guò)它將重量導(dǎo)入傳感器。當(dāng)然稱重模塊也包含抬升保護(hù)(圖2中為清晰起見(jiàn)沒(méi)畫出來(lái)使結(jié)構(gòu)抬升已足以使整個(gè)重量導(dǎo)入傳感器:所以在此結(jié)構(gòu)中需要一圓形密封圈來(lái)密封常柔軟不足生附加力
安裝有四個(gè)傳感器的裝填站的矩形倉(cāng)
安裝有四個(gè)傳感器的裝填站的矩形倉(cāng)
在裝填站,來(lái)自傳送機(jī)構(gòu)、裝填和下卸設(shè)備的振動(dòng),且當(dāng)稱量倉(cāng)為可動(dòng)設(shè)備的一部分時(shí),由于加速度的影響會(huì)使矩形倉(cāng)很不穩(wěn)定,這還不考慮大質(zhì)量的散裝物投落進(jìn)倉(cāng)時(shí),通過(guò)落在斜的側(cè)面上引起的極大的側(cè)向力。這情況下,特別需要預(yù)先考慮預(yù)緊力的穩(wěn)定的導(dǎo)桿固定。有時(shí)候在無(wú)需稱量時(shí),秤容器被固定保持,僅在稱量時(shí)是由的。直角對(duì)稱的結(jié)構(gòu)極有利于穩(wěn)定,因此也在多數(shù)傳感器安裝中被采納。同時(shí)傳感器一般帶有彈性支承體如擺式傳感器。
懸掛式稱掛式稱重罐常常以更簡(jiǎn)單的柔性的園棍拉式機(jī)構(gòu)消除或減少自題和高度調(diào)節(jié)問(wèn)題。除了常常要求的墜落保護(hù)外,防止擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)桿是必要的
掛有二個(gè)或三個(gè)傳感器的懸掛式稱重罐掛有二個(gè)或三個(gè)傳感器的懸掛式稱重罐總的來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)要求更多的切向布置的導(dǎo)桿,在應(yīng)力很小的情況下,可由側(cè)向的下面的管子承擔(dān)。
掛有二個(gè)或三個(gè)傳感器的懸掛式稱重罐掛有二個(gè)或三個(gè)傳感器的懸掛式稱重罐
總的來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)要求更多的切向布置的導(dǎo)桿,在應(yīng)力情況下,可由側(cè)向的下面的管子承擔(dān)
單個(gè)傳感器中心懸掛的結(jié)構(gòu)單個(gè)傳感器中心懸掛的結(jié)構(gòu)1.3臥式儲(chǔ)罐
對(duì)于多數(shù)情況下,液體重心位置點(diǎn)的移動(dòng)與裝載高度呈線性關(guān)系。因此在一個(gè)鞍座下面安裝傳感器而在另二個(gè)鞍座下面安裝固定基座就可滿足相對(duì)簡(jiǎn)單的裝載情況的測(cè)測(cè)量。理想化的臥式儲(chǔ)將重量平分在一個(gè)雙搖柱擺式傳感器和二個(gè)固定支座上,正常情況其它的固定是不必要的。對(duì)很長(zhǎng)的臥式液罐而言,應(yīng)加輔助保護(hù),以防止傳感器被側(cè)向力撞倒,例如用機(jī)械阻檔限制鞍上的二個(gè)端點(diǎn)
臥式儲(chǔ)罐如何降低HBM矩測(cè)量的不確定性
在很多應(yīng)用中,例如大功率渦輪機(jī)或是藥罐的螺緊力測(cè)量中,扭矩都是zui要的測(cè)量量。原理上講,扭矩是力和力臂的乘于高精度扭矩測(cè)量來(lái)說(shuō),尤其是旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中,需要髙精度扭矩傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)
本文的應(yīng)用著重于大型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩測(cè)試,尤其是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該項(xiàng)目是希望創(chuàng)建一個(gè)測(cè)測(cè)試過(guò)獲得的扭矩?cái)?shù)據(jù),來(lái)對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)提高燃油效率。因此獲得的扭矩測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)是重要組成部分
測(cè)試需要量程為200N.m,1kN.m,2kN.m,和130kN.m的扭矩傳感器。三個(gè)小量程的扭矩傳感器具有相同的幾何尺寸,轉(zhuǎn)速高達(dá)22,000RPM。zui大的扭矩傳感器的轉(zhuǎn)速為4,000RPM。和測(cè)試臺(tái)的其他部分相同,扭矩傳感器需要極為可靠且耐用:因?yàn)槠渥⊥鶗?huì)運(yùn)行數(shù)個(gè)月之久。防止出現(xiàn)募個(gè)輸出失敗,每個(gè)傳感器都帯有兩個(gè)獨(dú)立扭短輸出,并進(jìn)行備份
之前,測(cè)試臺(tái)采用非旋轉(zhuǎn)扭矩測(cè)量技術(shù)-ー個(gè)カ傳感器和一個(gè)杠桿臂,通過(guò)力與杠桿臂的乘積計(jì)算出扭矩。這是存在了半個(gè)世紀(jì)的測(cè)試技術(shù),其有自己的優(yōu)勢(shì)。例如,?；春?jiǎn)單,過(guò)載保護(hù)相對(duì)容易大的缺就是由于力傳感器不在旋轉(zhuǎn)軸上,無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)有較大的測(cè)量誤差。
這種方式還有另外一個(gè)缺點(diǎn),就是低動(dòng)態(tài)響應(yīng)(只有20Hz),這是因?yàn)闇y(cè)力計(jì)的質(zhì)量會(huì)作為一個(gè)低通濾波器,會(huì)增加扭矩測(cè)量的不確定性。另外,測(cè)力計(jì)必須要安裝在軸承上,轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)軸承造成摩擦,需要定期維護(hù)。
采用在線扭矩傳感器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如,高動(dòng)態(tài)-其響應(yīng)頻率高達(dá)6kHz,可以測(cè)量真實(shí)動(dòng)態(tài)扭矩。而傳統(tǒng)的杠桿技術(shù)的響應(yīng)頻率僅有20Hz
另外,無(wú)需考慮軸承摩擦和維在線傳感器提供更高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)精度。下圖?示的是動(dòng)態(tài)扭矩和扭矩平均值的比較
在線扭矩傳感器也有自己的缺比較困難,另是防止過(guò)載。尤其在需要行標(biāo)定時(shí),需轉(zhuǎn)軸或是移除扭矩傳感器
用在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段需要更多地如果傳感器的轉(zhuǎn)子采用鈦金屬而銹鋼,由于更低慣性矩,旋轉(zhuǎn)扭矩傳感優(yōu)勢(shì)鈦金屬短的長(zhǎng)度將使驅(qū)整體重量更輕。能夠更簡(jiǎn)單地避免旋轉(zhuǎn)軸在測(cè)試臨界速度"問(wèn)題。
臨界速度(轉(zhuǎn)速)是一個(gè)會(huì)使旋轉(zhuǎn)軸變得不穩(wěn)定的點(diǎn),會(huì)產(chǎn)生諧振短,剛度更高,更輕的重量避免不必要的振動(dòng)和跳動(dòng),其會(huì)加大測(cè)量的不確定性,并增大系統(tǒng)失效的可能性。在線扭矩傳感器一般都采用交流激勵(lì)以提高傳感器的抗干擾能力。這將會(huì)提高扭矩測(cè)量的精度,尤其在非常低的轉(zhuǎn)速下
無(wú)軸承的設(shè)計(jì)能夠降低客戶的維護(hù)費(fèi)用。兩個(gè)應(yīng)變橋路能夠獲得更高的測(cè)量精度。鈦金屬轉(zhuǎn)子可以減少傳感器重量并提升轉(zhuǎn)速等級(jí)。定制化長(zhǎng)度和非螺栓安裝方式可以將臨界速度排除在測(cè)量范圍之外。這些方式都可以降低測(cè)量的不確定性并提高精度。讓客戶獲取更可靠的數(shù)據(jù)來(lái)提高產(chǎn)品效率。zi近,我們已經(jīng)將定制傳感器的方案進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,能夠滿足客戶更高精度,更高轉(zhuǎn)速的多方面要求。
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