轴对称扭环称重传感器的设计、制作与应用

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Design，production and application of axisymmetric toionai ring weighing load celArticle abstract：This article briefly introduces the structure of the axisymmetric twist ring load cell，production and appKey words：axisymmetric twist ring load cell；structural analysis；application-、 前言轴对称扭环称重传感器是通过应变片粘贴在轴对称扭环结构的弹性体上，实现力 、应变、电阻及电信号变化四个转换环节的-种力敏元件传感器。由于采用了周边用上下薄壁作为简支的扭环结构，因此具有很强的抗侧向弯曲刚度，即具有很好的抗侧向能力。在实际称量负荷只有额定量程 15%的情况下，其量程精度仍能符合 OMIL对商贸电子秤的计量精度要求，所以主要用来进行大皮重下高精度称量小负荷称重领域。下面对轴对称扭环称重传感器的结构、制作及其应用进行简要介绍。

二、轴对称扭环称重传感器的结构分析与设计(-)轴对称扭环称重传感器的基本工作原理当力作用到承载头时，通过内外两薄壁圆筒的作用，使中间的八面环状回转体的上下两个面分别朝平面半径减邪增加方向移动，上下两组电阻应变计分别组桥进行检测。轴对称扭环称重尸图1 轴对称扭环称重传感器设计图-表 1型为周边简支 ，在半径为 b的圆周上作用均布的圆板，轴对称扭环称重传感器设计图如图l所示。

所以，可根据 《机械设计手册)中的第四篇第九章 卞” ( ，82)，其计算式如下 ： (or。)±aP/t ，其中的关系描述为：当称重传感器的承载头受负荷 P作用时，其应变环 t上表面存在切向压缩应力 - 。，而下表面存在切向拉伸应力 。。

板厚为 t， 为修正系数，其初始设计值由Ka/b确表 2后的变化趋势。

三、轴对称扭环称重传感器的制作(-)机加工材质选用 40CrNiMoA，弹性体的加工方式主要为车加工。在加工的时候 ，主要是对于形状精度、尺寸精度和位置精度的保证。其中形状和位置精度主要有：承载面与贴片面以及支撑面相互 · · ·· · · · ·· "'"'Science. ， . ." "之间的平行度与平面度 、四面与轴线的垂直度 ；尺寸精度有 ：应变环的厚度。同时要注意的是 ：①在热处理前需要留有-定的余量，因为考虑到热处理会对弹性体产生变形和开裂；②热处理之后，则需要对承载面、支撑面和两个贴片面进行精车。

(二)贴片贴片的位置是在应变环上下表面的中心，方向为沿半径切向，而夹具的结构是在两圆盘间用四个螺钉、圆环和圆块来进行-次固化。

(三)标定(1)根据原装附件压头 ，它被设计成了倒球碗结构，这就保证了称重传感器在受力时-定在中心范围内。因此，标定的压头也采用倒球碗结构，同时每个量程的称重传感器都要有对应的标定压头。

(2)底座：与称重传感器的支撑面接触的上表面须保证其表面的粗糙度不大于 3.2，平面度不大于0.1，因为底座的光洁度和平整度会影响称重传感器的滞后和回零。

(3)在标定时 ，如果出现负滞后和负蠕变 ，则是贴片的问题；如果滞后超标，不复零，则反映薄壁圆筒的刚度不够。在设计轴对称扭环22t和 33t时，发现当称重传感器底部支撑环的外边如果在外柔筒的受力 中心外边的话 ，其线性曲线基本上是上翘的，若在外柔筒的受力中心内，线性曲线基本上是下弯的。超载试验：将轴对称扭环 22t和 33t分别加载至 28t和 40t后，发现滞后和复零都得到了明显的改善。

(四)其它弹性体在机加工和热处理后 ，也就是在贴片工序前 ，必须进行 时效处理 ：200%高温 12小时。

四、轴对称扭环称重传感器的应用轴对称扭环称重传感器现在比较多的是应用在钢包秤等精度要求不是很高的工艺秤上，但使用环境都是高温称重，因此，-般都采用高温称重传感器。在钢包秤上采用轴对称扭环称重传感器 ，当钢包被称量的时候 (实际使用温度为 180℃-200℃)，仪表上的读数-直往下漂移 (1Omin降4t～5t)，刚开始是以为灵敏度温度-