Η επίδραση της πλευρικής δύναμης στους αισθητήρες ζύγισης γέφυρας και στήλης και οι διαφορές στα σενάρια χρήσης τους
2025-12-23
Η επίδραση της πλευρικής δύναμης στους αισθητήρες ζύγισης τύπου γέφυρας και στήλης και οι διαφορές στα σενάρια χρήσης τους
Στην πραγματική λειτουργία των συστημάτων ζύγισης, οι αισθητήρες όχι μόνο φέρουν αξονικά φορτία ζύγισης κάθετα στην επιφάνεια φόρτισης, αλλά συχνά αντιμετωπίζουν και παρεμβολές πλευρικής δύναμης κατά την οριζόντια ή κεκλιμένη κατεύθυνση. Ως μη στοχευμένο φορτίο, η πλευρική δύναμη διαταράσσει την ιδανική κατάσταση φόρτισης του αισθητήρα, οδηγώντας σε μειωμένη ακρίβεια μέτρησης ή ακόμη και σε ζημιά υλικού. Λόγω των εγγενών διαφορών στον δομικό σχεδιασμό και τις αρχές φόρτισης, οι αισθητήρες ζύγισης τύπου γέφυρας και στήλης έχουν πολύ διαφορετικές δυνατότητες ανοχής στην πλευρική δύναμη — κάτι που καθορίζει άμεσα τα διακριτά όριά τους στα σενάρια εφαρμογής. Αυτό το άρθρο θα ξεκινήσει με τον μηχανισμό της επίδρασης της πλευρικής δύναμης, θα συγκρίνει τα χαρακτηριστικά κατά της πλευρικής δύναμης των δύο αισθητήρων και θα ταξινομήσει συστηματικά τις βασικές διαφορές απαιτήσεων στα σενάρια εφαρμογής τους.
I. Έννοια της Πλευρικής Δύναμης και Τυπικά Σενάρια Δημιουργίας
(1) Ορισμός της Πλευρικής Δύναμης
Η πλευρική δύναμη αναφέρεται στο μη στοχευμένο φορτίο που ασκείται στο ελαστικό σώμα του αισθητήρα κατά τις οριζόντιες, κεκλιμένες ή στρεπτικές κατευθύνσεις (αποκλίνοντας από την κατεύθυνση της αξονικής δύναμης του αισθητήρα, συνήθως κάθετη) κατά τη ζύγιση. Περιλαμβάνει κυρίως τρεις τύπους: εγκάρσια πίεση/έλξη, διάτμηση και ροπή στρέψης. Αν και δεν είναι το αντικείμενο που πρέπει να μετρηθεί από το σύστημα ζύγισης, αυτή η δύναμη είναι μια βασική πηγή παρεμβολών που προκαλεί σφάλματα μέτρησης.
(2) Τυπικά Σενάρια για τη Δημιουργία Πλευρικής Δύναμης
Η πλευρική δύναμη σχετίζεται στενά με τον τρόπο λειτουργίας και την κατάσταση του εξοπλισμού του σεναρίου εφαρμογής. Τα κοινά σενάρια μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρεις τύπους:
Δυναμική Παρέμβαση κατά τη Λειτουργία
Για παράδειγμα: Όταν ένα περονοφόρο όχημα μετακινεί ένα βαρέλι στην πλατφόρμα ζύγισης, η οριζόντια πρόσκρουση μεταξύ του βαρελιού και της πλατφόρμας δημιουργεί εγκάρσια δύναμη. όταν ένα ρομποτικό βραχίονα αρπάζει υλικά για ζύγιση, η αδρανειακή δύναμη της κίνησης του βραχίονα σχηματίζει μια κεκλιμένη πλευρική δύναμη. όταν ένας ιμάντας μεταφοράς μεταφέρει υλικά, η μετατόπιση φορτίου που προκαλείται από τη μετατόπιση υλικού μετατρέπεται σε πλευρική δύναμη διάτμησης.
Σφάλματα Εγκατάστασης και Βαθμονόμησης Εξοπλισμού
Εάν η επιφάνεια στερέωσης του αισθητήρα δεν είναι επίπεδη (έχει γωνία κλίσης), το αξονικό φορτίο αναλύεται σε ένα πλευρικό συστατικό. όταν πολλοί αισθητήρες συνδυάζονται για ζύγιση, οι αποκλίσεις στην απόσταση των αισθητήρων ή στα σημεία φόρτισης εμποδίζουν την ομοιόμορφη μετάδοση αξονικού φορτίου, σχηματίζοντας ροπή στρέψης. κατά τη βαθμονόμηση, η εκτός θέσης τοποθέτηση των βαρών προκαλεί τοπική πλευρική πίεση.
Περιβαλλοντικές και Συνθήκες Εργασίας
Σε εργαστήρια με έντονες δονήσεις, οι περιοδικές δονήσεις από τη λειτουργία του εξοπλισμού μεταδίδονται στον αισθητήρα, σχηματίζοντας εγκάρσια δύναμη πρόσκρουσης. κατά τη ζύγιση δεξαμενών ανάμειξης ή δοχείων αντίδρασης, η φυγόκεντρη δύναμη από την περιστροφή των εσωτερικών υλικών μετατρέπεται σε πλευρική δύναμη. ο εξοπλισμός ζύγισης εξωτερικού χώρου (π.χ., ζυγοί φορτηγών) που εκτίθεται σε ισχυρούς ανέμους φέρει οριζόντια πλευρική δύναμη από τα φορτία του ανέμου.
II. Διαφορές Επίδρασης της Πλευρικής Δύναμης σε Αισθητήρες Ζύγισης Τύπου Γέφυρας έναντι Τύπου Στήλης
Οι δομικοί σχεδιασμοί των αισθητήρων ζύγισης τύπου γέφυρας και στήλης έχουν ως αποτέλεσμα σημαντικές διαφορές στους μηχανισμούς απόκρισής τους, στις εκδηλώσεις σφαλμάτων και στους κινδύνους ζημιών όταν εκτίθενται σε πλευρική δύναμη. Αυτό μπορεί να αναλυθεί από τρεις διαστάσεις: δομή ελαστικού σώματος, διάταξη μετρητών καταπόνησης και επίδραση στην απόδοση.
(1) Αισθητήρας Ζύγισης Τύπου Γέφυρας: Χαμηλή Ευαισθησία και Ισχυρή Αντι-Παρεμβολή
Γνωστοί και ως αισθητήρες τύπου δοκού, οι αισθητήρες ζύγισης τύπου γέφυρας διαθέτουν μια βασική δομή από "I-shaped", "box-shaped" ή "double-hole" ελαστικές δοκούς. Οι δοκοί συνδέονται με την πλατφόρμα/βάση ζύγισης μέσω σταθερών άκρων και στις δύο πλευρές, με μετρητές καταπόνησης προσαρτημένους στην περιοχή φόρτισης στη μέση. Η ανοχή αυτής της δομής στην πλευρική δύναμη προέρχεται από δύο βασικά πλεονεκτήματα:
Κατευθυντική Προσαρμογή της Δομικής ΑκαμψίαςΗ ροπή αδράνειας της εγκάρσιας διατομής της ελαστικής δοκού είναι πολύ μεγαλύτερη από το αξονικό της αντίστοιχο, δίνοντάς της εξαιρετικά υψηλή εγκάρσια ακαμψία. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας τύπου γέφυρας με ονομαστικό φορτίο 5t έχει αντίσταση εγκάρσιου φορτίου 30%–50% του αξονικού φορτίου (δηλαδή, 1,5t–2,5t). Όταν ασκείται πλευρική δύναμη σε αυτόν, η εγκάρσια παραμόρφωση της ελαστικής δοκού είναι μόνο 0,005mm–0,01mm — πολύ μικρότερη από την παραμόρφωση 0,1mm–0,15mm υπό αξονικό φορτίο — επομένως είναι απίθανο να συμβεί ακούσια παραμόρφωση.
Κατευθυντικός Απομονισμός των Μετρητών ΚαταπόνησηςΟι μετρητές καταπόνησης είναι προσαρτημένοι μόνο στις πάνω και κάτω επιφάνειες της ελαστικής δοκού και η κατεύθυνση των ευαίσθητων πλεγμάτων τους ευθυγραμμίζεται με την αξονική κατεύθυνση. Είναι ευαίσθητοι μόνο στην "τάση-συμπίεση" που προκαλείται από αξονικά φορτία. Αντίθετα, η "διάτμηση" ή η "κάμψη" που προκαλείται από πλευρικές δυνάμεις (π.χ., εγκάρσια διάτμηση, ροπή στρέψης) είναι κάθετη στην ευαίσθητη κατεύθυνση των μετρητών καταπόνησης, επομένως δεν μπορεί να μετατραπεί σε έγκυρα ηλεκτρικά σήματα. Έτσι, η επίδραση σφάλματος της πλευρικής δύναμης στους αισθητήρες τύπου γέφυρας ελέγχεται συνήθως εντός 0,1% FS (πλήρους κλίμακας) και ορισμένα μοντέλα υψηλής ακρίβειας μπορούν ακόμη και να το μειώσουν στο 0,05% FS.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εάν η πλευρική δύναμη υπερβαίνει το όριο αντοχής φορτίου του αισθητήρα τύπου γέφυρας (συνήθως 50% του αξονικού φορτίου), η ελαστική δοκός μπορεί να υποστεί μόνιμη παραμόρφωση κάμψης. Αυτό εκδηλώνεται ως αυξημένη μετατόπιση μηδέν του αισθητήρα (που υπερβαίνει το 0,02% FS/°C) και μειωμένη γραμμικότητα, με αποτέλεσμα την μη αναστρέψιμη απώλεια της ακρίβειας μέτρησης.
(2) Αισθητήρας Ζύγισης Τύπου Στήλης: Υψηλή Ευαισθησία και Ασθενής Αντι-Παρεμβολή
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!