随着时间的推移,力测量应用的目录已经大大增加。由于这些新应用都有其特定的挑战,传感器技术公司不得不不断创新新方法来满足这些挑战。
一些最苛刻的应用是在压缩加载模式下测量力。在压缩中获取精确的测量值通常比在张力中更费力,因为施加的力的方向(相对于传感器的指定加载轴)随着力的增加有更大的变化趋势。而且,如果施加的负载没有正确对齐,测量精度将受到影响。
在当今市场上的传感器设计中,加载按钮是最受依赖的传感器之一,因为它在各行各业都很受欢迎。部分原因是它的简单性:从几何上讲,它是一个右圆柱体,圆形顶部的中间有一个半径较小的圆屋顶。这些传感器的简单性也使得它们的价格非常经济。
加载按钮因其简单而在各行各业广受欢迎:从几何上讲,它是一个右圆柱体,圆形顶部中间有一个小的半径圆顶。它只测量压缩方向,并很好地捕捉这些测量值。由于圆顶在其弧线的顶部创建了一个点负载,力被直接发送到指定的负载轴,允许传感器捕捉可重复的压缩负载测量。
Load Button只在压缩方向进行测量,并很好地捕捉这些测量值。其令人印象深刻的能力的秘密是位于传感器顶部对称的放射状圆顶。由于圆顶在其弧线的顶部创建了一个点负载,力被直接发送到指定的负载轴,允许传感器捕捉可重复的压缩负载测量。
加载按钮在加载轴空间有限的情况下也很有价值。制造业中使用的压力机的校准就是一个例子。当组装组件时,通常有与过程中施加的力相关的特定验收标准。加载按钮可以安装在压力机内,并工作得很好,以模拟一个零件,因为它的低轮廓提供了灵活性,在多远的加载表面,它最初的定位。
在具有较大表面积的印刷机上,一组加载按钮可用于创建各种低分辨率的热图,显示如何在整个印刷机上施加压力。如果压片不是水平的,靠近压片下缘的加载按钮将测量更高的力。测量从阵列允许压力机校准精确调整,然后验证。
对于这样的应用程序,加载按钮提供了更多的通用性。它们的高度只有0.13英寸。并具有非常广泛的能力。这种类型的最小传感器具有0到5 lbf的校准范围,该系列的容量一直增加到传感器的校准范围0到50,000 lbf。
作为加载按钮的表弟,甜甜圈测压元件也只测量压缩,外观相似,但有一个明显的区别——一个孔直接穿过其加载轴,而不是圆形的圆顶。
这个不常见的设计特性是作为一个非常常见的工程问题的解决方案而出现的。在实践中,螺栓头部产生的轴向压缩载荷往往是未知的,因为它是拧紧的。这种负载可以估计为一个计算值的基础上限制应用扭矩用于阀座;这通常是用卡瓦式扭矩工具完成的。应该提到的是,这个估算忽略了几个现实世界的复杂性。
甜甜圈测压元件是加载按钮的表亲,它也只测量压缩,但它有一个孔直接穿过其加载轴,而不是圆形圆顶。这个设计功能解决了一个常见的工程问题。将螺栓穿过甜甜圈测压元件的内径,然后直接测量拧紧时的压缩力。拧紧后,可以测量力的松弛率,也可以用图表表示。
影响估计的确定性的一个问题是,计算通常不考虑材料蠕变的影响后收紧。更复杂的是,扭矩应用工具的典型精度公差相对较大(通常为±3%至±10%),而这些工具的重复性高度依赖于用户。
为了评估这种应用,有一个优雅的解决方案:将螺栓穿过甜甜圈测压元件的内径,就像使用普通垫圈一样,然后直接测量拧紧时的压缩力。拧紧后,可以测量力的松弛率,也可以用图表表示。
这种传感器设计的另一个好处是,可以在甜甜圈的内径中插入一个可移动的加载按钮(半径圆顶),以模拟传统的加载按钮传感器。虽然甜甜圈测压元件无法达到传统的测压按钮的精度,但该功能以很少的额外投资增加了额外的灵活性。
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