CN214066385U - 一种测力传感器及液压承载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测力传感器及液压承载装置，测力传感器包括液压承载装置，液压承载装置包括设有液压腔的传感器主体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离所述传感器主体的一侧设置有环形压板，测力传感器还包括用于检测液压腔内液体压力的压力传感器，膜片上背离所述液压腔的一侧固定有外压头，外压头包括与所述膜片接触配合的接触端和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线。本实用新型解决了现有中压头与环形压板之间的膜片受液压作用力易变形而导致测量失效的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及力值测量领域中的测力传感器及液压承载装置。
背景技术
在计量检定领域，需要使用测力传感器对各种工具进行力值的校准，大到几千吨的压力机，小到压力传感器，比如说对压力机的输出压力进行校准的测力传感器，其包括液压缸，液压缸包括缸体与缸体密封移动配合的活塞，缸体上设置有用于检测缸体内液体压强的液压传感器，在对压力机的输出压力进行校准时，压力机的压头对活塞施压，液压传感器测得缸体内液体压强，然后根据活塞与液体的有效接触面积换算出活塞的受力即压力机的输出压力，从而对压力机进行校准。现有技术中的这种测力传感器存在的问题在于：活塞与缸体之间存在摩擦力，这个摩擦了会影响校准精度，尤其是压力机对活塞施压的过程中，该摩擦力为静摩擦力，静摩擦力的不稳定性也会造成液压传感器读数的不稳定，最终都会影响校准精度。
为解决活塞与缸体之间的静摩擦力会影响测量精度的技术问题，中国专利CN110398315A公开了“一种力标准器及液压承载装置”，该力标准器即为一种测力传感器，其包括液压承载装置，液压承载装置包括具有液压腔的标准器本体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离标准器本体的一侧设置有环形压板，环形压板的内侧设置有位于液压腔外侧的压头，力标准器还包括用于检测液压腔内液体压强的压力传感器。
使用时，外力作用于压头上，压头通过膜片对液压腔内的液体施压，压力传感器检测到液体的压强变化，然后根据压头受压的有效面积而计算出压头所受到的液体压力，该液体压力与外力的大小相同，方向相反，从而获得外力的力值。现有技术中，膜片自身是否有受力变形区域是影响力值测量准确性的关键，为了减小膜片的受力变形区域，原则上压头的外轮廓尺寸与环形压板的内孔尺寸越接近越好，但是现有技术中，等径结构的压头始终不能与环形压板接触，因为这样会导致压头与环形压板之间有较大摩擦力而影响测量精度，因此压头与环形压板之间只能有一定的间隙，该间隙的存在，使得该间隙所对应的膜片只能受到液体的反作用力，而极易产生延展变形，不仅影响测量精度，在膜片受力过大而产生非弹性变形时，还会导致产品报废。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测力传感器，以解决现有中压头与环形压板之间的膜片受液压作用力易变形而导致测量失效的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型中测力传感器的技术方案如下：
一种测力传感器，包括液压承载装置，液压承载装置包括设有液压腔的传感器主体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离所述传感器主体的一侧设置有环形压板，测力传感器还包括用于检测液压腔内液体压力的压力传感器，膜片上背离所述液压腔的一侧固定有外压头，外压头包括与所述膜片接触配合的接触端和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线。
外压头朝远离膜片方向球径逐渐变小的截头球台结构，接触端由外压头的大头端形成。
液压腔为圆柱形液压腔，环形压板的内孔为圆柱形孔，环状接触线为圆环状接触线，外压头的球心处于环形压板的内孔轴线上。
液压腔的直径大于环形压板的内孔直径。
膜片的内侧设置有一端与膜片接触配合的内压头，内压头通过连接段与外压头相连，膜片为环状结构，膜片具有供连接段穿过的连接段穿孔，内压头的外轮廓尺寸与环形压板的内孔尺寸一致。
本实用新型中液压承载装置的技术方案为：
液压承载装置，包括设有液压腔的传感器主体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离所述传感器主体的一侧设置有环形压板，膜片上背离所述液压腔的一侧固定有外压头，外压头包括与所述膜片接触配合的接触端和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线。
外压头朝远离膜片方向球径逐渐变小的截头球台结构，接触端由外压头的大头端形成。
液压腔为圆柱形液压腔，环形压板的内孔为圆柱形孔，环状接触线为圆环状接触线，外压头的球心处于环形压板的内孔轴线上。
液压腔的直径大于环形压板的内孔直径。
膜片的内侧设置有一端与膜片接触配合的内压头，内压头通过连接段与外压头相连，膜片为环状结构，膜片具有供连接段穿过的连接段穿孔，内压头的外轮廓尺寸与环形压板的内孔尺寸一致。
本实用新型的有益效果为：本实用新型中，外压头并非等径结构，外压头与膜片接触的一端为直径较大的接触端，接触端与膜片接触的外缘位置形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线，也就是说外压头仅有一个环状接触线与环形压板的内孔孔壁接触，接触面积很小，外压头与环形压板之间的摩擦力可以忽略，但是却保证了外压头对环形压板内所有膜片的施压，在对外力测量时，液压腔内的液体对膜片产生反作用力，这个反作用力完全由外压头承担，膜片不会受液压作用力而变形失效。
附图说明
图1是本实用新型中测力传感器的实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型中测力床安琪的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型中测力传感器的实施例1如图1所示：包括液压承载装置和压力传感器（图中未示出），液压承载装置包括上端设有液压腔1的传感器主体12，液压腔的腔口处设置有膜片8，膜片的上侧设置有环形压板7，环形压板7通过螺栓3固定于传感器主体12上。压力传感器通过油道与液压腔1相连，压力传感器可以测量液压腔1内液体的压强。
液压腔为圆柱形液压腔，环形压板7的内孔为圆柱形孔，环形压板7与液压腔同轴线布置，环形压板的内孔孔径大于液压腔的内腔腔径。膜片8优选使用不锈钢膜片，膜片为环形结构。液压承载装置还包括外压头6、内压头2和连接于内压头、外压头之间的连接段5，连接段5由膜片的内孔中穿过。内压头2的直径与环形压板的内孔孔径相同。外压头6包括与膜片接触配合的接触端10和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端11，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线4，也就是说本实施例中环状接触线为圆环状接触线。外压头朝远离膜片方向球径逐渐变小的截头球台结构，接触端10由外压头的大头端形成，外压头的球心处于环形压板的内孔轴线上。传感器主体的侧面上贴设有应变片9。
当需要对外力测量时，外力作用于外压头上，外压头通过内压头向液压腔中的液体施压，液体产生反作用力，这个反作用力经内压头传递给外压头，而内压头2外侧的膜片所受到的反作用力则完全由环形压板7承担，膜片不承担液压作力，因此不会出现变形而影响测量的问题，可以保证对外力的准确测量。
在本实用新型的其它实施例中，外压头也可以不是球台截台结构，比如说传力端为圆柱形结构，接触端为上小下大的锥形结构，接触端的大头端外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线；本实施例中的环状接触线中的环指的是在圆周方向上封闭，其在其它实施例中可以是方环状，也可以是椭圆环状等其他环状。
一种测力传感器的实施例2如图2所示：实施例2与实施例1不同的是，液压腔1沿上下方向贯穿传感器主体12，液压腔具有相对布置的上腔口和下腔口，上腔口、下腔口处均设置有膜片8、内压头2和外压头6。图中项7表示环形压板。
一种液压承载装置的实施例如图1~2所示：液压承载装置的具体结构与上述各测力传感器实施例中所述的液压承载装置相同，在此不再详述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种测力传感器，包括液压承载装置，液压承载装置包括设有液压腔的传感器主体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离所述传感器主体的一侧设置有环形压板，测力传感器还包括用于检测液压腔内液体压力的压力传感器，膜片上背离所述液压腔的一侧固定有外压头，其特征在于：外压头包括与所述膜片接触配合的接触端和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线。
2.根据权利要求1所述的测力传感器，其特征在于：外压头朝远离膜片方向球径逐渐变小的截头球台结构，接触端由外压头的大头端形成。
3.根据权利要求2所述的测力传感器，其特征在于：液压腔为圆柱形液压腔，环形压板的内孔为圆柱形孔，环状接触线为圆环状接触线，外压头的球心处于环形压板的内孔轴线上。
4.根据权利要求1所述的测力传感器，其特征在于：液压腔的直径大于环形压板的内孔直径。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的测力传感器，其特征在于：膜片的内侧设置有一端与膜片接触配合的内压头，内压头通过连接段与外压头相连，膜片为环状结构，膜片具有供连接段穿过的连接段穿孔，内压头的外轮廓尺寸与环形压板的内孔尺寸一致。
6.液压承载装置，包括设有液压腔的传感器主体，液压腔的腔口处设置有膜片，膜片背离所述传感器主体的一侧设置有环形压板，膜片上背离所述液压腔的一侧固定有外压头，其特征在于：外压头包括与所述膜片接触配合的接触端和外轮廓尺寸小于所述接触端外轮廓尺寸的传力端，传力端与环形压板的内孔孔壁间隙配合，接触端与膜片接触位置的外缘形成与环形压板的内孔孔壁线接触配合的环状接触线。
7.根据权利要求6所述的液压承载装置，其特征在于：外压头朝远离膜片方向球径逐渐变小的截头球台结构，接触端由外压头的大头端形成。
8.根据权利要求7所述的液压承载装置，其特征在于：液压腔为圆柱形液压腔，环形压板的内孔为圆柱形孔，环状接触线为圆环状接触线，外压头的球心处于环形压板的内孔轴线上。
9.根据权利要求6所述的液压承载装置，其特征在于：液压腔的直径大于环形压板的内孔直径。
10.根据权利要求6~9任意一项所述的液压承载装置，其特征在于：膜片的内侧设置有一端与膜片接触配合的内压头，内压头通过连接段与外压头相连，膜片为环状结构，膜片具有供连接段穿过的连接段穿孔，内压头的外轮廓尺寸与环形压板的内孔尺寸一致。
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