CN215414135U - 轴销式力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴销式力传感器，包括轴销本体和设置于轴销本体上的检测单元与保护套，轴销本体的外周面设置有槽底面是圆柱面的环形凹槽，检测单元的应变片呈弯弧面形状，与环形凹槽的槽底面相适配并固定于环形凹槽的槽底面；本实用新型的轴销式力传感器，改善了结构，避免了结构突变，减少了应力集中，降低了断裂风险，提高了使用寿命及测量的准确性和可靠性。

Description

轴销式力传感器

技术领域

本实用新型涉及力测量器件技术领域，尤其涉及一种轴销式力传感器。

背景技术

轴销式力传感器是测量力的器件，在农装设备、称重设备等领域广泛应用。以农装设备中的农机悬挂装置为例，农机悬挂装置包括上拉杆、下拉杆、提升杆、提升臂等构件，轴销式力传感器通常设置于下拉杆端部，用于测量耕作过程中的土壤阻力。

轴销式力传感器测量力的基本原理是，通过应变片感应传感器壳体受力后的变形，从而测量力的大小。现有的轴销式力传感器结构，基本是在圆柱形传感器壳体的圆周方向加工有环形凹槽，在环形凹槽的基础上加工出数个容置槽，容置槽的槽底为用于粘贴应变片的粘贴平面，应变片紧密贴合在容置槽的槽底，传感器壳体的容置槽槽底与其圆柱形外弧面的相交处基本呈垂直过渡。

上述结构的轴销式力传感器，其应变片固定在平面上，虽然应变能获得较大响应，进而实现力的测量，但仍存在以下问题： 由于相邻容置槽的槽底之间、以及容置槽槽底与传感器壳体圆柱形外弧面的相交位置，均存在结构上的突变，结构突变处极易产生应力集中，应力集中比较严重之处容易出现断裂。而在农装领域，受限于土壤情况，瞬时载荷比较大，轴销式力传感器的受力方向不断发生变化，力突然变大或变小会产生冲击，传感器的最大承受力方向很难避开应力集中部位，因此极易导致轴销式力传感器断裂，尤其是在农装设备转向时，轴销式力传感器受力激增，更是增加了断裂风险，极易造成设备故障，影响正常作业。

发明内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种轴销式力传感器，减少应力集中，降低断裂风险，提高其使用寿命及可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：轴销式力传感器，所述轴销式力传感器包括：轴销本体和设置于所述轴销本体上的检测单元，所述检测单元包括应变片，所述轴销本体的外周面设置有环形凹槽，所述环形凹槽的槽底面为圆柱面；所述应变片固定设置于所述环形凹槽的槽底面，所述应变片呈弯弧面形状，所述弯弧面与所述槽底面相适配；还包括保护套，所述保护套套设于所述环形凹槽处，所述应变片位于所述保护套与所述环形凹槽的槽底面之间。

以下为对本实用新型的轴销式力传感器多项进一步改进:

其中，所述环形凹槽的槽壁面为光滑曲面。

其中，所述环形凹槽的槽底宽度小于所述环形凹槽的槽口宽度。

其中，所述环形凹槽的槽壁面设置有环形台阶，所述环形台阶与所述环形凹槽的槽底面之间、所述环形台阶与所述轴销本体的外周面之间均设置有过渡圆弧；所述保护套承托在所述环形凹槽两侧的所述环形台阶上， 所述保护套与所述应变片之间留有间隙。

其中，所述轴销本体的内部设置有相连通的轴向通道和径向通道，所述轴销本体的一端设置有与所述轴向通道相连通的容置腔，所述容置腔内设置有处理模块，所述应变片连接有信号传输线，所述信号传输线穿设所述径向通道、所述轴向通道并且与所述处理模块连接。

其中，所述轴销本体上设置有与所述容置腔相连通的连接孔，所述连接孔连接有接插头；所述处理模块连接有通讯线，所述通讯线穿设所述接插头的内腔。

其中，所述轴销本体上设置有一个所述检测单元；或者，所述轴销本体上间隔地设置有两个或者两个以上所述检测单元；每个所述检测单元的所述应变片均包括设置于同一圆周方向的X向应变片、Y向应变片，所述X向应变片与所述Y向应变片垂直。

其中，每个所述检测单元的所述X向应变片、所述Y向应变片均设置有两个，两个所述X向应变片、两个所述Y向应变片均呈180°布置。

其中，所述轴销本体的两端分别设置有密封塞。

其中，所述轴销本体靠近其端部的外圆柱面上设置有防转平面。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型的轴销式力传感器包括轴销本体和设置于轴销本体上的检测单元与保护套，轴销本体的外周面设置有槽底面是圆柱面的环形凹槽，检测单元的应变片呈弯弧面形状，与环形凹槽的槽底面相适配并固定于环形凹槽的槽底面，由于应变片直接粘贴于槽底圆柱面，与现有技术相比，避免在环形凹槽槽底面加工粘贴平面，从而至少环形凹槽槽底面是完整的圆柱曲面，不存在结构突变，能减少应力集中，降低断裂风险，提高使用寿命及可靠性；由于环形凹槽处套设有保护套，应变片位于保护套与环形凹槽槽底面之间，从而保护应变片免受外部环境影响，能进一步提高其使用寿命。

由于环形凹槽的槽壁面是光滑曲面，并且设置有环形台阶，环形台阶与环形凹槽槽底面及轴销本体外周面之间均通过圆弧过渡，同样避免结构突变，能进一步减少应力集中，降低断裂风险；由于保护套承托在两侧环形台阶上，且与应变片之间留有间隙，这样既能保护应变片免受外部环境影响，又能避免应变片受到保护套压力而影响其对力的测量，从而保证力的测量更准确、可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例的轴销式力传感器结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视示意图；

图3是图1中的B-B剖视示意图；

图4是图1中的轴销本体结构示意图；

图5是图4的轴向剖视示意图；

图6是图4的立体结构示意图；

图中：1-轴销本体；11-环形凹槽；111-槽底面；112-槽壁面；1121-环形台阶；12-轴向通道；13-径向通道；14-容置腔；15-连接孔；16-防转平面；2-应变片；3-保护套；4-处理模块；5-接插头；6-密封塞a；7-密封塞b。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细的非限制性说明。

如图1至图6共同所示，本实用新型实施例的轴销式力传感器包括：轴销本体1，轴销本体1上设置有检测单元和保护套3。轴销本体1的外周面设置有环形凹槽11，并且环形凹槽11的槽底面111是圆柱面；检测单元包括应变片2，应变片2呈与槽底面111相适配的弯弧面形状，应变片2粘接固定于环形凹槽11的槽底面111，保护套3套设于环形凹槽11处，应变片2位于保护套3与环形凹槽11的槽底面111之间。

其中，环形凹槽11的槽底宽度S2小于环形凹槽11的槽口宽度S1；环形凹槽11的槽壁面112是光滑曲面，在环形凹槽11的槽壁面112设置有环形台阶1121，环形台阶1121与环形凹槽11的槽底面111之间、环形台阶1121与轴销本体1的外周面之间均设置有过渡圆弧，避免结构突变，减少应力集中，降低了断裂风险；保护套3承托在环形凹槽11两侧的环形台阶1121上，并且，保护套3与应变片2之间留有间隙，这样既能保护应变片2免受外部环境影响，又能避免应变片2因受到保护套3的压力而影响其对力的测量，从而保证力的测量更准确、可靠。保护套3的外表面与轴销本体1的外周面最好齐平。

其中，轴销本体1的内部设置有相连通的轴向通道12和径向通道13，轴销本体1的一端设置有与轴向通道12相连通的容置腔14，在容置腔14内设置有处理模块4，应变片2连接有信号传输线（图中未具体示意），信号传输线穿过径向通道13、轴向通道12并且与处理模块4连接；轴销本体1上还设置有与容置腔14相连通的连接孔15，连接孔15连接有接插头5，处理模块4连接有通讯线（图中未具体示意），通讯线穿设接插头5的内腔，用于与整机设备的控制单元连接。

其中，为了保护轴销本体1内部的处理模块4、信号传输线、通讯线，免受外部环境影响，在轴销本体1的两端均设置有密封塞，即密封塞a6、密封塞b7， 优选采用通常的碗型塞，密封塞a6较大，可以采用正装；密封塞b7较小，可以采用反装形式，便于安装。其中，为方便轴销式力传感器在整机设备上安装定位，在轴销本体1靠近其端部的外圆柱面上还设置有防转平面16。

如图2和图3所示，其中，为了测量更准确，本实用新型实施例的轴销式力传感器在轴销本体1的轴向上间隔设置有两个检测单元。显然，检测单元的数量不局限于两个，根据实际需求，检测单元的数量可以适当增减，例如仅设置一个检测单元，或者轴向上间隔设置有三个检测单元，或者更多，在此不做限制。其中，每个检测单元的应变片2均包括设置于同一圆周方向的X向应变片、Y向应变片，X向应变片与Y向应变片垂直。优化设计是：每个检测单元的X向应变片和两个Y向应变片均设置有两个，两个X向应变片、两个Y向应变片均呈180°布置。

综上所述，本实用新型的轴销式力传感器，改善了结构，其轴销本体外周面的环形凹槽槽底面是圆柱曲面，槽壁面是光滑曲面，避免了结构突变，减少了应力集中，降低了断裂风险，提高了使用寿命及测量的准确性和可靠性。

以上所述为本实用新型较佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分皆为本领域的已知技术，本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换皆在本实用新型保护范围内。

Claims (9)

1.轴销式力传感器，所述轴销式力传感器包括：轴销本体和设置于所述轴销本体上的检测单元，所述检测单元包括应变片，其特征在于，

所述轴销本体的外周面设置有环形凹槽，所述环形凹槽的槽底面为圆柱面；

所述应变片固定设置于所述环形凹槽的槽底面，所述应变片呈弯弧面形状，所述弯弧面与所述槽底面相适配；还包括

保护套，所述保护套套设于所述环形凹槽处，所述应变片位于所述保护套与所述环形凹槽的槽底面之间。

2.如权利要求1所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述环形凹槽的槽壁面为光滑曲面。

3.如权利要求2所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述环形凹槽的槽底宽度小于所述环形凹槽的槽口宽度。

4.如权利要求3所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述环形凹槽的槽壁面设置有环形台阶，所述环形台阶与所述环形凹槽的槽底面之间、所述环形台阶与所述轴销本体的外周面之间均设置有过渡圆弧；所述保护套承托在所述环形凹槽两侧的所述环形台阶上， 所述保护套与所述应变片之间留有间隙。

5.如权利要求1所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述轴销本体的内部设置有相连通的轴向通道和径向通道，所述轴销本体的一端设置有与所述轴向通道相连通的容置腔，所述容置腔内设置有处理模块，所述应变片连接有信号传输线，所述信号传输线穿设所述径向通道、所述轴向通道并且与所述处理模块连接。

6.如权利要求5所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述轴销本体上设置有与所述容置腔相连通的连接孔，所述连接孔连接有接插头；所述处理模块连接有通讯线，所述通讯线穿设所述接插头的内腔。

7.如权利要求1所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述轴销本体上设置有一个所述检测单元；或者，所述轴销本体上间隔地设置有两个或者两个以上所述检测单元；每个所述检测单元的所述应变片均包括设置于同一圆周方向的X向应变片、Y向应变片，所述X向应变片与所述Y向应变片垂直。

8.如权利要求7所述的轴销式力传感器，其特征在于，每个所述检测单元的所述X向应变片、所述Y向应变片均设置有两个，两个所述X向应变片、两个所述Y向应变片均呈180°布置。

9.如权利要求1所述的轴销式力传感器，其特征在于，所述轴销本体的两端分别设置有密封塞。

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