四川托利多：成都电子吊钩秤整体传感器的设计

 1目前电子吊钩秤用传感器形式及缺点目前市场上小量程吊钩秤用传感器,通常为S形结构(如图示),弹性体变形部位两侧面的盲孔中有应变片,弹性体上下两端通过两个轴向受力螺纹、两个横向贯通的孔或一端螺纹一端通孔,分别与带螺纹的吊环、吊钩组件轴向连接;或者通过横向轴与吊环、单环吊钩或双环吊钩连接。由于S形结构的传感器本身的结构特点,因此存在以下不足:

    1.1受力后产生变形较大,造成受力轴线随变形的大小而改变,引起吊秤称量误差增大计量精度降低。

    1.2吊装角度对秤量进度影响较大(即四角误差较大)。

    1.3由于结构原因同等受力截面下安全系数低,为了增加安全系数必须增大截面积,造成体积增大重量增加。

    2整体式传感器的设计我们根据市场的需要准备设计一种新结构的传感器,体积小巧、安装方便、精度可以满足吊秤需要、抗过载能力高并且加工方便、价格低廉的产品。首先考虑结构的问题,我们分析了S形结构、板环式结构、剪柱式结构、柱式结构、薄壁盲孔结构的各自特点,根据量程为1t~10t要求,决定选用薄壁盲孔结构作为应变部分的基本结构,该结构可以满足精度、过载能力和角差的要求。其次,考虑两端的连接结构问题,考虑加工和与吊环、吊钩安装方便的原因,确定采用横开通孔结构,并且为了确保有两个方向的自由度,采用90横开通孔结构。再次,考虑成本及加工因素,传感器要求使用圆型棒材加工,因此设计时整体结构以圆形截面为主。该整体式吊钩秤传感器,中间部分采用圆截面的弹性变形结构,弹性应变区是一个薄壁十字梁盲孔结构,在其两侧面贴有应变片,传感器弹性体两端有与吊钩、吊环直接连接的横开通孔结构,弹性应变区与两端连接结构中间有一个圆形截面的缩颈,用以改变应力流线使应力集中,从而减少侧向力对应变区的影响。如图1所示。组装吊钩秤时可以通过轴2和4将弹性体3-1分别与吊环1和双环羊角吊钩5-1连接起来。如图

    2所示。吊钩秤的外壳通过如图1俯视图中所示的两个M8的螺钉将外壳和弹性体固定在一起。组秤使用连接件少、体积小、操作方便。

    3试制中的注意事项整体式吊钩秤用传感器要采用圆钢棒材加工成型,工艺性较好、材料利用率高、成本可以降低。但弹性体的机械加工要求较高,弹性体的应变区、两端加载部分的同轴度、垂直度对传感器的性能影响较大,需要特别注意。我们通过试验确定先粗加工成型,在应变区、缩颈、两端加载孔等部位预留加工余量(余量大小根据热处理工艺不同确定),然后进行热处理,热处理后再进行精加工至最终尺寸,取得较好效果。

    4性能检测及过载试验样机试制完成后,性能检测数据较好,可以满足吊秤的精度要求,试验数据如下表所示。经过5倍的过载试验,传感器、吊钩、吊环、轴销没有产生明显变形,5倍负荷后传感器的零点及性能指标基本没有变化。可见,该吊钩秤用传感器的过载能力,能够满足设计及使用要求。