CN113237421B - 一种轴销形应变式传感器 - Google Patents
一种轴销形应变式传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113237421B CN113237421B CN202110605424.0A CN202110605424A CN113237421B CN 113237421 B CN113237421 B CN 113237421B CN 202110605424 A CN202110605424 A CN 202110605424A CN 113237421 B CN113237421 B CN 113237421B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strain
- elastic body
- strain beam
- sensor
- gauges
- 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.)
- Active
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001008 7075 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
Abstract
本发明公开了一种轴销形应变式传感器，包括弹性体；弹性体内部设置有应变梁，应变梁周面与弹性体内壁贴合，应变梁与弹性体同轴设置，应变梁两个端面上均设置有至少四个应变计，位于应变梁同一端的应变计连接组成惠斯通半桥，两个惠斯通半桥连接组成惠斯通全桥。在满足结构强度的前提下，大大降低传感器的尺寸和重量。
Description
技术领域
本发明属于传感器领域，涉及一种轴销形应变式传感器。
背景技术
目前市面销售的轴销式传感器在圆柱形弹性体的表面加工两组黏贴应变计的贴片孔和应变梁，把黏贴在应变梁上的应变计组成惠斯通电桥，该类传感器在受力时黏贴在应变梁上的应变计感应的是剪切应力。该类传感器的优点在于力学模型比较成熟，不足之处在于该类传感器由于受贴片胶以及应变计基底等因素的影响，其最大应变一般不会超过1500微应变，弹性体1的直径方向尺寸较大，在狭小空间或对重量、尺寸要求较高的系统内部无法满足使用要求，急需一种在应变梁处平均应变不大于1500微应变，在相同载荷下直径尺寸比传统轴销形应变式传感器小的轴销形传感器。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种轴销形应变式传感器，在满足结构强度的前提下，大大降低传感器的尺寸和重量。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种轴销形应变式传感器，包括弹性体；
弹性体内部设置有应变梁，应变梁周面与弹性体内壁贴合，应变梁与弹性体同轴设置，应变梁两个端面上均设置有至少四个应变计，位于应变梁同一端的应变计连接组成惠斯通半桥，两个惠斯通半桥连接组成惠斯通全桥。
优选的，应变梁和弹性体一体式设置。
优选的，弹性体周面上一侧连接连接件，另一侧连接货物挂钩。
进一步，应变梁轴向中间位置与连接件和货物挂钩共线，应变梁轴线与连接件和货物挂钩的连线垂直。
优选的，应变梁将弹性体内部分隔为左右两个盲孔，应变梁上同一端的应变计的数据线，从对应弹性体的盲孔端部伸出。
优选的，应变梁两个端面上均设置有四个应变计，应变计沿应变梁端面的圆周方向均布。
进一步，应变梁上同一端的四个应变计以应变梁轴心为中心，呈十字形排布，其中两个应变计位于竖直方向，另外两个应变计位于水平方向。
优选的，弹性体为圆管结构，应变梁结构为圆板形。
优选的，应变梁和弹性体均采用不锈钢制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过在弹性体内部设置有应变梁，在应变梁两个端面上设置至少四个应变计，应变计沿圆周方向均布，从而使传感器感应的是剪应力，而在相同载荷下，承受剪应力的传感器结构尺寸更小，重量更轻。
进一步，应变梁和弹性体一体式设置，提高力的传递效果，并且提高整体的强度，提高使用寿命。
进一步，应变梁轴线与连接件和货物挂钩的连线垂直，保证应力测量的准确性。
进一步，应变片的数据线，从弹性体的端部伸出，使数据线之间不发生干涉，也不会影响传感器的正常工作。
进一步，四个应变计呈十字形排布，能准确测量竖直和水平方向的应力，提高检测精度。
附图说明
图1为本发明的轴销传感器结构图；
图2为本发明的应变计分布示意图；
图3为本发明的轴销传感器工作状态示意图；
图4为本发明的轴销传感器受力时的变形示意图；
图5为本发明的传感器应变计组桥图。
其中：1-弹性体；2-应变梁；3-应变计；4-盲孔；5-连接件；6-货物挂钩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，为本发明所述的轴销形应变式传感器，包括弹性体1。
弹性体1为圆管结构，弹性体1其中一端沿径向向外延伸，弹性体1内部设置有应变梁2，应变梁2为结构为圆板形，应变梁2的厚度与弹性体1的管壁厚度相同，应变梁2周面与弹性体1内壁贴合，应变梁2与弹性体1同轴设置，应变梁2设置在弹性体1的轴向中间位置，应变梁2和弹性体1一体式设置，保证力的传递效果，应变梁2将弹性体1内部分隔为左右两个独立的盲孔4，应变梁2两个端面上均设置有至少四个应变计3，应变计3沿应变梁2端面的圆周方向均布。
应变梁2上同一端的应变计3的数据线，从对应弹性体1的端部伸出，使数据线不发生干涉，也不会影响传感器的工作。
应变梁2和弹性体1均采用不锈钢05cr17Ni制成。
应变计3黏贴在应变梁2上，应变梁2两个端面上均设置有四个应变计3，如图2所示，应变梁2上同一端的四个应变计3以应变梁2轴心为中心，呈十字形排布，两个应变计3位于竖直方向，两个应变计3位于水平方向，水平方向的两个应变计3间距与竖直方向的两个应变计3间距相同，从而实现对剪应力的感应，应变梁2两个端面的应变计3之间位置一一对应。
如图3所示，弹性体1周面上一侧连接连接件5，弹性体1与连接连接件5的连接部位位于应变梁2处；弹性体1周面上另一侧连接货物挂钩6，弹性体1与货物挂钩6的连接部位为两处，两处连接点分别位于应变梁2轴向两侧，应变梁2轴向中间位置与连接件5和货物挂钩6共线，应变梁2轴线与连接件5和货物挂钩6的连线垂直。
如图5所示，位于应变梁2同一端的应变计3连接组成惠斯通半桥，两个惠斯通半桥连接组成惠斯通全桥。
当弹性体1上受到如图1所示的载荷时，弹性体1上的在力的作用下发生变形如图4所示，由于图1中弹性体1顶部与连接件5连接部位位于应变梁2处，因此弹性体1顶部的压力方向为应变梁2的径向方向；由于图1中弹性体1底部与货物挂钩6的连接部位为两处，两处连接点分别位于应变梁2轴向两侧，因此弹性体1底部压力位置位于应变梁2轴向两侧，弹性体1顶部和底部压力方向均与应变梁2的轴线垂直，弹性体1垂直方向受到挤压，产生压应变，水平方向产生拉伸应变，黏贴在应变梁2上位于水平方向的应变计3感受拉应力，产生拉应变；位于竖直方向的应变计3感受压应力，产生压应变，输出与载荷成正比例电信号。
通过ansys分析，对传感器两端施加固定约束，在传感器中部施加载荷。通过分析可以看出，传感器的应变片3安装位置(应力环)应力分布均匀。
将7075铝合金材质的传感器完成试制以后，放在压力试验机上测试传感器的线性误差。通过三次0～3t的加载、卸载，记录传感器的测试数据。分析传感器的测试数据可以看出，传感器的线性误差为2％，满足使用要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种轴销形应变式传感器，其特征在于，包括弹性体（1）；
弹性体（1）内部设置有应变梁（2），应变梁（2）周面与弹性体（1）内壁贴合，应变梁（2）与弹性体（1）同轴设置，应变梁（2）两个端面上均设置有至少四个应变计（3），位于应变梁（2）同一端的应变计（3）连接组成惠斯通半桥，两个惠斯通半桥连接组成惠斯通全桥；
应变梁（2）和弹性体（1）一体式设置；
弹性体（1）周面上一侧连接连接件（5），另一侧连接货物挂钩（6）；
应变梁（2）轴向中间位置与连接件（5）和货物挂钩（6）共线，应变梁（2）轴线与连接件（5）和货物挂钩（6）的连线垂直；
应变梁（2）将弹性体（1）内部分隔为左右两个盲孔（4）；
应变梁（2）两个端面上均设置有四个应变计（3），应变计（3）沿应变梁（2）端面的圆周方向均布；
弹性体（1）为圆管结构，应变梁（2）结构为圆板形。
2.根据权利要求1所述的轴销形应变式传感器，其特征在于，应变梁（2）上同一端的应变计（3）的数据线，从对应弹性体（1）的盲孔（4）端部伸出。
3.根据权利要求1所述的轴销形应变式传感器，其特征在于，应变梁（2）上同一端的四个应变计（3）以应变梁（2）轴心为中心，呈十字形排布，其中两个应变计（3）位于竖直方向，另外两个应变计（3）位于水平方向。
4.根据权利要求1所述的轴销形应变式传感器，其特征在于，应变梁（2）和弹性体（1）均采用不锈钢制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110605424.0A CN113237421B (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种轴销形应变式传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110605424.0A CN113237421B (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种轴销形应变式传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113237421A CN113237421A (zh) | 2021-08-10 |
| CN113237421B true CN113237421B (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=77135981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110605424.0A Active CN113237421B (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种轴销形应变式传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113237421B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114754907A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-15 | 松诺盟科技有限公司 | 轴销力传感器 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2215615A1 (zh) * | 1973-10-24 | 1974-08-23 | Poclain Sa | |
| US5336854A (en) * | 1992-04-03 | 1994-08-09 | Weigh-Tronix, Inc. | Electronic force sensing load cell |
| CN101672178A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 内蒙古北方重型汽车股份有限公司 | 旋挖钻机钻杆触地自停装置 |
| CN102435359A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 中国海洋石油总公司 | 张紧器的张力变送器 |
| CN105588669A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-18 | 广西柳工机械股份有限公司 | 一种轴销式三向测力传感器 |
| CN106737773A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种高刚度关节力矩传感器 |
| CN108844666A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-11-20 | 南京农业大学 | 一种拖拉机悬挂测力装置 |
| CN109520652A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-26 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 轴销式双轴径向测力传感器 |
| CN210426836U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-04-28 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 一种新型应变式圆柱测力传感器 |
| CN211527695U (zh) * | 2019-12-04 | 2020-09-18 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种含有s型柔性体的并联微型六维力传感器 |
| CN111966120A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-20 | 西安类脑感知科技发展有限公司 | 一种机器人足端多维度信息采集系统 |
| CN112284241A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-01-29 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 一种应变压力传感器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160033344A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Dayton T. Brown, Inc. | Structural shear load sensing pin |
-
2021
- 2021-05-31 CN CN202110605424.0A patent/CN113237421B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2215615A1 (zh) * | 1973-10-24 | 1974-08-23 | Poclain Sa | |
| US5336854A (en) * | 1992-04-03 | 1994-08-09 | Weigh-Tronix, Inc. | Electronic force sensing load cell |
| CN101672178A (zh) * | 2009-09-27 | 2010-03-17 | 内蒙古北方重型汽车股份有限公司 | 旋挖钻机钻杆触地自停装置 |
| CN102435359A (zh) * | 2010-09-29 | 2012-05-02 | 中国海洋石油总公司 | 张紧器的张力变送器 |
| CN105588669A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-18 | 广西柳工机械股份有限公司 | 一种轴销式三向测力传感器 |
| CN106737773A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种高刚度关节力矩传感器 |
| CN108844666A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-11-20 | 南京农业大学 | 一种拖拉机悬挂测力装置 |
| CN109520652A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-03-26 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 轴销式双轴径向测力传感器 |
| CN210426836U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-04-28 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 一种新型应变式圆柱测力传感器 |
| CN211527695U (zh) * | 2019-12-04 | 2020-09-18 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种含有s型柔性体的并联微型六维力传感器 |
| CN111966120A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-20 | 西安类脑感知科技发展有限公司 | 一种机器人足端多维度信息采集系统 |
| CN112284241A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-01-29 | 深圳市鑫精诚科技有限公司 | 一种应变压力传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113237421A (zh) | 2021-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6253626B1 (en) | Three-axis transducer body and strain gage arrangement therefor | |
| CN105588669B (zh) | 一种轴销式三向测力传感器 | |
| CA2997479C (en) | Systems and methods for mounting landing gear strain sensors | |
| CN106644367B (zh) | 一种复合式大阻力风洞应变天平 | |
| CN101793574B (zh) | 可调分载比压电式六维力传感器及其测试方法 | |
| CN101858800B (zh) | 一种用于感知支承元件中支承力的测压元件 | |
| CN112924073A (zh) | 基于悬臂结构增大变形的应变式螺栓预紧力垫片传感器 | |
| CN113237421B (zh) | 一种轴销形应变式传感器 | |
| CN112284241A (zh) | 一种应变压力传感器 | |
| US4312241A (en) | Load cell | |
| JP2006308577A (ja) | 自動車ホイール用の軸受及び荷重測定方法 | |
| CN113091967B (zh) | 一种轴销式三轴测力传感器 | |
| CN110987271B (zh) | 一种测量汽车悬架衬套连接处载荷的三分力传感器 | |
| CN114001855A (zh) | 一种六维力传感器及标定装置 | |
| CN110608830A (zh) | 盘形制动式测力构架的制动力系测试结构及其制作方法 | |
| CN202748182U (zh) | 一种扭矩测量装置 | |
| CN113319132A (zh) | 一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法 | |
| CN2826383Y (zh) | 嵌入式测力传感器 | |
| CN215374315U (zh) | 三分力平板式测力传感器 | |
| CN216695233U (zh) | 一种应用于车辆的称重压力传感器 | |
| CN216386100U (zh) | 一种六维力传感器及标定装置 | |
| CN111579205A (zh) | 一种喷流天平 | |
| CN113984165A (zh) | 一种应用于车辆的称重压力传感器 | |
| CN111487002A (zh) | 桥梁球型支座的测力方法 | |
| CN213209320U (zh) | 并联式拉力传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |