平行梁稱重測力傳感器的形變量通常在0.1mm至1mm 范圍內(nèi),具體數(shù)值取決于以下因素:
1. 影響形變量的關(guān)鍵因素
因素 | 影響機(jī)制 | 典型范圍 |
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額定載荷 | 滿量程載荷越大,形變量越大(但設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)通過幾何優(yōu)化控制形變)。 | 0.1~1 mm(常見工業(yè)傳感器) |
材料彈性模量 | 彈性模量越低(如鋁合金),形變量越大;高彈性模量材料(如鋼)形變更小。 | 鋼:0.1~0.5 mm(滿量程) |
結(jié)構(gòu)幾何參數(shù) | 梁長度(L)越長、厚度(h)越薄,形變量顯著增加(形變量與 成正比)。 | 優(yōu)化設(shè)計(jì)后通常 <1 mm |
安裝方式 | 雙端固支結(jié)構(gòu)比懸臂梁形變更小,平行梁設(shè)計(jì)通過對(duì)稱性平衡形變。 | 固支結(jié)構(gòu)形變量降低30%~50% |
2. 計(jì)算公式與示例
形變量(撓度)公式:
δ=FL3/3EI-
:施加的力(N)
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:梁的有效長度(mm)
:彈性模量(N/mm²,鋼約200,000 N/mm²)示例計(jì)算(鋼制平行梁,額定載荷100 kg):
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滿量程力:F=100kg×9.8m/S2≈980N
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撓度:δ=980×1003/(3×200000×208.33)?≈0.78mm
3. 實(shí)際應(yīng)用中的典型值
載荷范圍 材料 典型形變量 應(yīng)用場景 10~50 kg 鋁合金 0.3~1.0 mm 小型電子秤、包裝設(shè)備 50~500 kg 合金鋼 0.1~0.5 mm 工業(yè)平臺(tái)秤、過程控制 500~5000 kg 不銹鋼/合金鋼 0.05~0.3 mm 重型衡器、倉儲(chǔ)稱重 -
4. 形變量與性能的平衡
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靈敏度與形變量:
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形變量越大,應(yīng)變片信號(hào)越強(qiáng)(靈敏度高),但需避免超出材料的彈性極限(鋼的彈性極限應(yīng)變約0.2%)。
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設(shè)計(jì)時(shí)通常控制最大應(yīng)變?cè)?nbsp;500~3000 με(微應(yīng)變,1 με=1×10??),對(duì)應(yīng)形變量約 0.05~0.3 mm(視梁長度而定)。
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結(jié)構(gòu)可靠性:
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過大的形變量可能導(dǎo)致疲勞失效,需通過有限元分析(FEA)優(yōu)化梁的幾何形狀(如增加厚度或縮短長度)。
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5. 注意事項(xiàng)
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過載保護(hù):平行梁稱重傳感器形變量小,但超載可能導(dǎo)致永久變形,需設(shè)置機(jī)械限位。
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溫度影響:材料熱膨脹系數(shù)差異可能引入誤差,需通過溫度補(bǔ)償電路或選用低膨脹合金(如殷鋼)。
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動(dòng)態(tài)載荷:高頻動(dòng)態(tài)載荷下需關(guān)注固有頻率(一般平行梁傳感器固有頻率在數(shù)百Hz),避免共振。
平行梁稱重傳感器的形變量通常控制在0.1~1mm范圍內(nèi),具體數(shù)值由材料、幾何設(shè)計(jì)和額定載荷共同決定。鋼制傳感器在滿量程時(shí)形變量約為 0.1~0.5 mm,鋁合金略高。實(shí)際選型時(shí)需平衡靈敏度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及安裝空間限制,并參考廠商提供的技術(shù)參數(shù)(如非線性誤差、滯后、重復(fù)性)
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