CN105758560A - 一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 - Google Patents
一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105758560A CN105758560A CN201610284252.0A CN201610284252A CN105758560A CN 105758560 A CN105758560 A CN 105758560A CN 201610284252 A CN201610284252 A CN 201610284252A CN 105758560 A CN105758560 A CN 105758560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shaped cross
- measurement element
- shaped
- elasticity measurement
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 45
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 7
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0618—Overload protection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，包括底座，安插在底座两侧的工字形截面弹性测量元件，工字形截面弹性测量元件由下侧翼缘，腹板，上侧翼缘，以及在下侧翼缘上加工出的支撑凸台、保险凸台，在上侧翼缘上加工出的承力凸台组成；腹板两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片，对工字形弹性元件剪切作用下的拉压正应变进行测量，串联入全桥电路进行累加，具有较高灵敏度且具有温度补偿功能；本发明具有过载保险功能，可以依据使用需要设计保险凸台的高度，限定传感器的安全工作区间，且传感器采用了两个独立的工字形截面弹性测量元件，便于粘贴测量应变片，实现快捷的组装维护；本发明载荷传感器为开口式设计，适用于多种环境的工作，便于在工作现场进行安装、拆卸。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测油田游梁式抽油机光杆载荷的传感器，具体涉及一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器。
背景技术
游梁式抽油机是目前石油开采中应用最为广泛的采油设备，为了能够掌握抽油机系统的工作状态，需要对光杆的载荷进行实时测量，目前所使用的光杆载荷传感器，多以柱形弹性元件的受压变形为基础，通过测量柱体弹性元件的压应变得到载荷状态，而单纯的柱形弹性元件在受压变形中可能会产生失稳、屈曲等破坏，且难以在柱形弹性元件的基础上设计过载保险功能。因此迫切需要一种带有过载保护、具有稳定工作性能，且便于使用维护，便于安装、维护的新型载荷传感器。
发明内容
为了满足上述需求，本发明的目的在于提出一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，该传感器采用稳定性更好的工字形截面弹性梁结构替代现有传感器中的柱式结构，且增加了过载保险功能的设计，大幅提升了传感器工作的稳定性与可靠性，且保证了传感器便捷的安装、维护性能，同时对工字形截面梁可以进行针对性设计优化，以满足不同量程范围的测量需要。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，结构具有轴对称的几何形式，包括底座1，安插在底座1两侧的第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2；所述第一工字形截面弹性测量元件2-1包括下侧翼缘3、上侧翼缘5以及连接下侧翼缘3和上侧翼缘5的腹板4；下侧翼缘3下部两侧加工有与底座1接触的支撑凸台6以及浮空于底座1上方的保险凸台7，上侧翼缘5上沿横向中部加工有承力凸台8；所述腹板4两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片9，串联成全桥电路输出测量信号。
采用独立的第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2作为测量弹性元件，通过测量工字形截面梁的剪切变形产生的正应变，反应载荷大小。
所述底座1中部开有便于安装的U形开口，所述第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2对称的安插在U形开口两侧。
所述第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2通过一体加工成型，依据不同量程的测量需求对工字形截面进行针对性设计。
所述保险凸台7与底座1间的浮空间隙根据需要测量的载荷上限进行设计，具有过载保险功能。
与现有技术相比，本发明具有下述优势：
1、具有过载保险装置，本发明所提出的工字型截面的剪切梁弹性元件下放设计有具有过载保护功能的保险凸台，当载荷达到所设计的测量上限时，保险凸台与底座接触，阻止了工字形截面弹性测量元件的进一步变形，保证了传感器始终工作在安全稳定的工作区间内。
2、测量元件为两个相互独立的工字形弹性元件，该弹性元件可以直接通过一体加工得到，独立弹性元件的设计提升了粘贴测量应变片的便捷性、且分体式的弹性元件便于进行组装、维护。
3、具有温度补偿功能，本发明采用±45°的应变片布置方式，应变片分别受到正应变的拉伸与压缩影响，接入全桥电路进行测量，提升传感灵敏度的同时，消除了由于温度变化产生的传感器零漂问题，提升了传感器精度。
4、具有良好的线性度，传感器通过测量工字形弹性元件截面中心由于剪切变形产生的正应变来反应载荷的变化，该应变与载荷呈良好的线性变化关系，从而保证了传感器具有良好的线性度。
5、传感器为开口式设计，方便进行现场安装、使用维护。
附图说明
图1为本发明的工字形弹性元件示意图。
图2为本发明的组装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，结构具有轴对称的几何形式，包括底座1，安插在底座1两侧的第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2；所述第一工字形截面弹性测量元件2-1包括下侧翼缘3、上侧翼缘5以及连接下侧翼缘3和上侧翼缘5的腹板4；下侧翼缘3下部两侧加工有与底座1接触的支撑凸台6以及浮空于底座1上方的保险凸台7，上侧翼缘5上沿横向中部加工有承力凸台8；所述腹板4两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片9，串联成全桥电路输出测量信号。采用独立的第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2作为测量弹性元件，通过测量工字形截面梁的剪切变形产生的正应变，反应载荷大小。所述保险凸台7与底座1间的浮空间隙根据需要测量的载荷上限进行设计，具有过载保险功能。
作为本发明的优选实施方式，所述底座1中部开有便于安装的U形开口，所述第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2对称的安插在U形开口两侧。
作为本发明的优选实施方式，所述底座1中部开有便于安装的U形开口，所述第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2通过一体加工成型，保证支撑凸台5、保险凸台6以及承力凸台8与上下侧翼缘之间有足够连接刚度。可以依据不同量程的测量需求对工字形截面进行针对性设计。
进行载荷测量时，本发明的测量原理如下：
承力凸台8受收到上方载荷作用，将载荷传递在第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2中部，同时支撑凸台6将载荷传递至底座1，第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2在此过程中受到剪切作用，腹板4横向中轴线上的载荷形式为纯剪状态，依据材料力学可以推导出该载荷状态下沿+45°、-45°方向存在与载荷呈线性关系的拉、压正应变，通过应变片9对正应变进行测量，接入全桥电路进行累加输出，从中就能够得到当前的载荷信息。当载荷达到所设计的载荷测量上限时，第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2的弹性变形恰好使保险凸台7产生位移与底座1接触，从而阻止了第一工字形截面弹性测量元件2-1和第二工字形截面弹性测量元件2-2的进一步变形，保证传感器工作在预设的安全范围之内。
Claims (5)
1.一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，其特征在于：结构具有轴对称的几何形式，包括底座(1)，安插在底座(1)两侧的第一工字形截面弹性测量元件(2-1)和第二工字形截面弹性测量元件(2-2)；所述第一工字形截面弹性测量元件(2-1)包括下侧翼缘(3)、上侧翼缘(5)以及连接下侧翼缘(3)和上侧翼缘(5)的腹板(4)；下侧翼缘(3)下部两侧加工有与底座(1)接触的支撑凸台(6)以及浮空于底座(1)上方的保险凸台(7)，上侧翼缘(5)上沿横向中部加工有承力凸台(8)；所述腹板(4)两侧粘贴有多组呈±45°布置的应变片(9)，串联成全桥电路输出测量信号。
2.根据权利要求1所述的一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，其特征在于：采用独立的第一工字形截面弹性测量元件(2-1)和第二工字形截面弹性测量元件(2-2)作为测量弹性元件，通过测量工字形截面梁的剪切变形产生的正应变，反应载荷大小。
3.根据权利要求1所述的一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，其特征在于：所述底座(1)中部开有便于安装的U形开口，所述第一工字形截面弹性测量元件(2-1)和第二工字形截面弹性测量元件(2-2)对称的安插在U形开口两侧。
4.根据权利要求1所述的一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，其特征在于：所述第一工字形截面弹性测量元件(2-1)和第二工字形截面弹性测量元件(2-2)通过一体加工成型，依据不同量程的测量需求对工字形截面进行针对性设计。
5.根据权利要求1所述的一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器，其特征在于：所述保险凸台(7)与底座(1)间的浮空间隙根据需要测量的载荷上限进行设计，具有过载保险功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610284252.0A CN105758560B (zh) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610284252.0A CN105758560B (zh) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105758560A true CN105758560A (zh) | 2016-07-13 |
| CN105758560B CN105758560B (zh) | 2018-07-27 |
Family
ID=56323205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610284252.0A Active CN105758560B (zh) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | 一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105758560B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI696810B (zh) * | 2019-08-09 | 2020-06-21 | 國立中山大學 | 力量感測器及其感測件 |
| CN113758550A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 山东理工大学 | 一种基于中介物应变测量的半挂车车载称重装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0017600A1 (fr) * | 1979-03-15 | 1980-10-15 | PESE-BEBE CORMIER Société anonyme | Balance, notamment pèse-personne |
| CN85200909U (zh) * | 1985-04-26 | 1986-02-05 | 北京钢铁学院 | 双加载点应变式负荷传感器 |
| CN200975915Y (zh) * | 2006-11-03 | 2007-11-14 | 南京三埃测控有限公司 | 工字型单点称重传感器 |
| JP2008256421A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Kubota Corp | ロードセルおよびロードセルユニット |
| CN202141505U (zh) * | 2011-06-01 | 2012-02-08 | 宁波金旭电子有限公司 | 一种双剪切梁称重装置 |
| CN104374459A (zh) * | 2014-11-01 | 2015-02-25 | 绵阳市奇石缘科技有限公司 | 工字梁式车辆动态称重传感器 |
| CN105004454A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-28 | 南京航空航天大学 | 重载单分量传感器及测量方法 |
-
2016
- 2016-04-29 CN CN201610284252.0A patent/CN105758560B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0017600A1 (fr) * | 1979-03-15 | 1980-10-15 | PESE-BEBE CORMIER Société anonyme | Balance, notamment pèse-personne |
| CN85200909U (zh) * | 1985-04-26 | 1986-02-05 | 北京钢铁学院 | 双加载点应变式负荷传感器 |
| CN200975915Y (zh) * | 2006-11-03 | 2007-11-14 | 南京三埃测控有限公司 | 工字型单点称重传感器 |
| JP2008256421A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Kubota Corp | ロードセルおよびロードセルユニット |
| CN202141505U (zh) * | 2011-06-01 | 2012-02-08 | 宁波金旭电子有限公司 | 一种双剪切梁称重装置 |
| CN104374459A (zh) * | 2014-11-01 | 2015-02-25 | 绵阳市奇石缘科技有限公司 | 工字梁式车辆动态称重传感器 |
| CN105004454A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-10-28 | 南京航空航天大学 | 重载单分量传感器及测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邱白晶等: "工字梁式测力传感器的试验研究", 《农业机械学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI696810B (zh) * | 2019-08-09 | 2020-06-21 | 國立中山大學 | 力量感測器及其感測件 |
| US11320326B2 (en) | 2019-08-09 | 2022-05-03 | National Sun Yat-Sen University | Force sensor and sensing element thereof |
| CN113758550A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-07 | 山东理工大学 | 一种基于中介物应变测量的半挂车车载称重装置 |
| CN113758550B (zh) * | 2021-09-08 | 2024-04-19 | 山东理工大学 | 一种基于中介物应变测量的半挂车车载称重装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105758560B (zh) | 2018-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103076131B (zh) | 用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器 | |
| CN105841856B (zh) | 一种感知接触点三维力位移与三维力的触须传感器 | |
| CN103091026B (zh) | 并联结构六维力传感器 | |
| CN102288886A (zh) | 电池片电性能快速检测装置 | |
| CN103575446A (zh) | 一种中等量程三维力传感器 | |
| CN109738106A (zh) | 一种能检测螺栓预紧力及螺杆弯曲状态的无线智能螺栓 | |
| CN108362410A (zh) | 一种三维力柔性传感器 | |
| CN208805170U (zh) | 一种土木工程用光纤光栅伸缩缝测试装置 | |
| CN105758560A (zh) | 一种含有分体式工字形弹性元件的载荷传感器 | |
| CN104343083A (zh) | 一种支座及其压力监测结构 | |
| CN102175137B (zh) | 测量构件微小变形的引伸计 | |
| CN205907590U (zh) | 一种智能球形钢支座、监测支座以及智能支座系统 | |
| CN203451990U (zh) | 具有自检测功能的盆式橡胶支座 | |
| CN201738234U (zh) | 带有三维测力装置的盆式橡胶支座 | |
| CN203361004U (zh) | 一种用于桥梁的盆式橡胶支座 | |
| JP2016540474A (ja) | 複数の架線における摩耗監視のための装置 | |
| CN203361005U (zh) | 实时监测竖向承载力的用于桥梁的球型支座 | |
| CN207066667U (zh) | 一种压力传感器可调过载保护装置 | |
| CN213301541U (zh) | 一种带过载保护的法兰式张力传感器 | |
| CN102288261B (zh) | 一种浮筒式光纤液位计 | |
| CN208075995U (zh) | 一种平面梁式称重传感器 | |
| CN210893508U (zh) | 一种桥梁支座偏压检测装置 | |
| CN209495792U (zh) | 一种压力传感器 | |
| CN105823580B (zh) | 带有过载保护功能的开口型大横向刚度剪切式载荷传感器 | |
| CN201740549U (zh) | 高精度微量流量计 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |