CN106286579A - 负荷传感器的推力关节轴承结构 - Google Patents

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Abstract

负荷传感器的推力关节轴承结构，包括球头、球碗；所述球头和球碗的中心点处通过销浮动连接，进行定位；所述球碗的中部开设一圈凹槽，所述凹槽内设有多个带有调节弹簧的万向球轴承，与所述球头的底部相接触。所述多个带有调节弹簧的万向球轴承间隔均匀地设置在所述凹槽内。本发明通过对球头结构的改良，调整传感器弹性体的载荷分布，减小寄生分量(侧向力和附加力矩)对传感器的影响，提高传感器的计量性能。

Description

负荷传感器的推力关节轴承结构
【技术领域】
本发明属于负荷传感器的技术领域，具体是指负荷传感器的推力关节轴承结构。
【背景技术】
近年来，随着我国工业水平的快速发展，力值及质量的测量在高速公路、高速铁路、大型桥梁、高层建筑、冶金以及航空航天等领域越来越广泛，作为测量的工作传感器及量值传递的标准传感器，负荷传感器的需求量不断增大。开展负荷传感器的研究及开发应用，不断提高负荷传感器的质量，能够为工业的持续快速发展提供强有力的保障，具有可观的经济效益和深远的社会效益。
球头是负荷传感器的重要组成部分，外载荷通过球头传递给弹性体，故球头能够调整传感器弹性体的载荷分布，减小寄生分量(侧向力和附加力矩)对传感器的影响，提高传感器的计量性能。例如，采用力标准机检定负荷传感器时，由于机子工作上下台面不能保证绝对平行，如果不采用球头，载荷在传感器上的分布将出现偏载现象，从而产生了大的示值误差和方位误差，影响了传感器的线性和复现性。采用球头后，在加载过程中，球头将根据台面的情况和变形情况，进行自适应调整，使传感器弹性体上的载荷分布更加均匀，减小了机架几何问题和刚度不足对传感器性能的影响。
球头设计的合理性及其生产品质直接关系到传感器的计量性能和使用寿命，特别是对于准确度等级在0.3级以上的标准测力仪，球头的作用显得尤为重要。在球头的设计与加工过程中存在大量的问题，不同量程、不同结构的负荷传感器需要不同结构、不同尺寸、不同接触形式的球头，在加工过程中，材料、热处理工艺、机械加工工艺都需要合理的选择与编订，对于接触面疲劳及磨损破坏需要进行深入的研究探索。
现有技术如图1所示，负荷传感器的推力关节轴承，包括相互浮动连接的球头1和球碗2，球头1和球碗2的纵轴相重合，球头1和球碗2的中心点处通过销3浮动连接。对于小力值的负荷传感器性能较好，但是用在大力值传感器时会出现自锁和刚度不足，严重影响了传感器的性能，从而使球头的作用失效。
目前，对于负荷传感器球头的研究寥寥无几，更没有对球头设计和加工过程所涉及的问题进行过深入系统的研究，设计往往凭借经验，在使用过程中经常出现了自锁、刚度不足、疲劳及磨损破坏等问题，严重影响了球头的使用，使球头的作用失效。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种负荷传感器的推力关节轴承结构，通过对球头结构的改良，调整传感器弹性体的载荷分布，减小寄生分量(侧向力和附加力矩)对传感器的影响，提高传感器的计量性能。
本发明是这样实现的：
负荷传感器的推力关节轴承结构，包括球头、球碗；所述球头和球碗的中心点处通过销浮动连接，进行定位；其特征在于：所述球碗的中部开设一圈凹槽，所述凹槽内设有多个带有调节弹簧的万向球轴承，与所述球头的底部相接触。
进一步地，所述多个带有调节弹簧的万向球轴承间隔均匀地设置在所述凹槽内。
本发明的优点在于：1、该结构在未加载时，球头与球碗之间为滚动摩擦，球头滚动阻力小，在重力调节下，可以自动调整水平；2、该结构在加载初始阶段，球头与球碗之间为滚动摩擦，球头滚动阻力小，球头根据与加载工作平面的平行情况，进行自我调节；3、加载到一定载荷后，万向球被压入球碗，球头与球碗面面接触，承载能力大；4、卸载后，球头被万向球的弹簧力顶起，可防止球头与球碗粘结而导致后续无法继续工作。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是现有技术结构的剖视图。
图2是本发明结构的剖视图。
图3是本发明中的球碗结构示意图。
图4是本发明中的球碗结构(不包括万向球轴承)示意图。
图5是本发明中的球碗结构俯视图。
【具体实施方式】
如图2至图5所示，负荷传感器的推力关节轴承结构，包括球头1、球碗2；所述球头1和球碗2的中心点处通过销3浮动连接，进行定位；所述球碗2的中部开设一圈凹槽21，所述凹槽21内设有多个带有调节弹簧的万向球轴承4，与所述球头1的底部相接触。
其中，多个带有调节弹簧的万向球轴承4在所述凹槽21内间隔均匀地设置。
本发明应用接触力学理论、摩擦学理论以及磨损分析，针对负荷传感器球头在设计与生产过程中存在的结构、材料、热处理工艺和机械加工工艺等问题开展研究，提出解决方案，完善负荷传感器球头的设计理论，提高产品质量。
本发明的结构在未加载时，球头1与球碗2之间为滚动摩擦，球头1滚动阻力小，在重力调节下，可以自动调整水平；该结构在加载初始阶段，球头1与球碗2之间为滚动摩擦，球头滚动阻力小，球头1根据与加载工作平面的平行情况，进行自我调节；加载到一定载荷后，带有调节弹簧的万向球轴承4的万向球被压入球碗2，球头1与球碗2面面接触，承载能力大；卸载后，球头1被万向球的弹簧力顶起，可防止球头1与球碗2粘结而导致后续无法继续工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.负荷传感器的推力关节轴承结构，包括球头、球碗；所述球头和球碗的中心点处通过销浮动连接，进行定位；其特征在于：所述球碗的中部开设一圈凹槽，所述凹槽内设有多个带有调节弹簧的万向球轴承，与所述球头的底部相接触。
2.如权利要求1所述的负荷传感器的推力关节轴承结构，其特征在于：所述多个带有调节弹簧的万向球轴承间隔均匀地设置在所述凹槽内。
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