[其他]附着式测力传感器

说明书

本发明涉及一种附着式测力传感器，它是由链式连接的三段组合式传感器本体、带微调装置的双球铰撑挂机构和保护装置所组成，撑挂在预先焊接在机架立柱上的高刚性支座上。传感器本体中的弹性元件为薄片式，并有两组电阻应变电桥。因此它有较大的应力放大系数、工作精度高、稳定可靠、使用寿命长的良好技术性能，并易于制造维修，能迅速安装、准确复位。本传感器主要用于轧机轧制力的测量。也适用于其它场合下力和变形的测量。

本发明涉及一种测量轧机轧制力的附着式测力传感器。

轧机常在高温高载荷等恶劣条件下连续工作。在轧制中轧机与轧件之间的轧制力成为最重要的工艺、力能参数，也是最重要的过程控制参数，所以轧制力的检测对轧机和轧制生产均有重要意义。传统的轧制力测量装置多是支承式的。由于它们装在轧制力传递线上，直接承受高达数吨至数千吨的被测轧制力，加之工作条件恶劣，所以技术难度大，体大笨重，加工及使用维护均较复杂，且易于损坏。附着式测力传感器由于工作条件较好，不直接承受被测力，故能克服上述缺点，美国专利3858440描述了一种用来测量承载构件变形的压电传感器，该压电传感器安在两个支座之间，支座带有一个与应力/应变成比例的切口，两个支座成一直线地安在构件上，与传感器，受载荷方向相垂直，传感元件的长度和横截面有相应的尺寸，使之正压力的不均匀性减至最小，一个开槽的支座上安有一个垫片，以便精确调整传感器的予紧力，但是该装置属压电式传感器（见附图8，美国专利的传感器示意图）。一般适于在压力下工作，是通过锥形螺丝联接在构件上的，这样，不仅在构件上加工锥形螺孔会造成种种不利影响，甚至在实际中往往难于实现，而且也不便于在线快速安装和准确定位;同时该装置较适于高应力构件的测量，而就轧机而言，其机架的安全系数较大，工作应力水平很低（一般为50～100公斤/厘米²）加之轧机在生产中要求传感器能够快速安装调整，使用方便，并且在恶劣条件下，工作可靠，有较长的使用寿命，而上述的压电式测力传感器不能满足这些要求。

本发明的目的是设计一种技术性能好，工作可靠、易于制造、安装和维修、便于推广使用的附着式测力传感器。本发明的附着式测力传感器主要用于轧机轧制力的测量，亦可用于其它机器或构件的力和变形的测量。

本发明的附着式测力传感器是由链式连接的三段组合式传感器本体、带微调装置的双球铰撑挂机构和保护装置所组成。其中链式连接的三段组合式传感器本体是由上、下牵引件和弹性元件连接而成;带微调装置的双球铰撑挂机构是由手轮、支承螺丝、锁紧螺母、上部钢球、下部钢球和微调装置组成;保护装置是由上盖、底筒及筒内充有液体保护介质所组成。

本发明的目的是通过下述的技术方案实现的：

由图1（用于轧机的附着式测力传感器工作原理图）可知，当轧机受轧制力F时，机架第i个立柱受力F_i，如果此立柱上的传感器基长为L，牵引件与弹性元件的长度和截面积分别为l₂，l₁及A₂，A₁，机架立柱在L范围内的伸长为△L，传感器相应段的伸长分别为△l₂和△l₁，立柱在中性面上的应变和应力分别为ε_H和σ_H，弹性元件的应变和应力分别为ε₁和σ₁，由虎克定律可得：

……（1）

其中：E-机架材料（钢）的弹性模数。

由于应变及应力与截面积成反比，故传感器的伸长变形又可写为：

……（2）

当弹性元件及牵引件皆为钢时，其E值与机架的相同。

将（2）式代入（1）式则得

……（3）

及 ……（4）

（4）式中β为应变放大系数。当L愈大，l₁及愈小时，β值愈大;当A₁＜＜A₂时，β趋于最大值βmax＝.