專利名稱：軸對稱電阻應變式稱重傳感器的制作方法
技術領域：
實用新型涉及一種軸對稱電阻應變式稱重傳感器，尤其是能有效消除彎矩應力引起固支周邊外撇，影響稱量精度的軸對稱電阻應變式稱重傳感器。
背景技術：
軸對稱電阻應變式稱重傳感器，如圓板式稱重傳感器，其構造是中心承載頭與輪圈固支周邊間有圓環(huán)應變環(huán)連接，結構如圖1。這種稱重傳感器，當承載頭承受載荷時，輪圈固支周邊會因軸向力產生彎矩造成外撇，如周邊固支剛度不足會與支承面產生機械摩擦，使傳感器非線性誤差和滯后誤差增加，影響傳感器稱量精度。為有效防止輪圈固支周邊受軸向力外撇產生摩擦，因此需要足夠寬的固支周邊來容納足夠多和足夠大的緊固螺釘，使固支周邊剛性化，但這樣會導致傳感器體積增大，用材增加，成本上升。其次，圓板式稱重傳感器，其最大徑向應力集中在中間承截頭的邊界上，會影響傳感器的長期穩(wěn)定性。中國專利92239050公開的一種彈性周邊小型低外形力傳感器，采用輪幅式結構代替圓環(huán)感受剪應力，并將固支周邊在輪幅處加厚以放置固定螺釘，在兩輪幅間的底面加工凹缺口，使固支周邊成為薄的彈性周邊，一方面縮小固支周邊體積和重量，一方面減小固支周邊與支承面間機械摩擦。然而此結構雖能局部有效減薄固支周邊，降低重量和用材，減少與支承面的機械摩擦，降低對稱重精度影響，但這種結構不僅給機械加工帶來難度；而且仍然沒有能有效消除因軸向力帶來的外撇力矩。
發(fā)明技術實用新型的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種不僅能顯著減小體積和用材，而且基本不存在外撇力矩，能有效保證稱量精度，加工又簡單的軸對稱電阻應變式稱重傳感器。
實用新型目的實現，主要改進是將連接中心承載頭與輪圈固支周邊的應變環(huán)，改為截面類似橫S形環(huán)，并使橫S形兩端分別與加載和固支周邊連接部均采用薄壁圓筒結構，從而使承載受力彎矩在S形應變環(huán)內部被薄壁柔性筒吸收，這樣固支端面基本不存在外撇力矩，從而基本消除輪圈固支周邊，因軸向力產生外撇與支承面造成機械摩擦帶來的非線性誤差和滯后誤差，保證了稱量精度。具體說，實用新型軸對稱電阻應變式稱重傳感器，包括承載頭及外周輪圈固支周邊，連接承載頭與固支周邊的應變環(huán)，貼合在應變環(huán)表面的電阻應變片，其特征在于所說應變環(huán)為截面呈類似橫S形環(huán)，S形應變環(huán)兩端分別與加載頭和固支周邊連接部為薄壁圓筒，所說電阻應變片貼合在S形應變環(huán)表面。
實用新型所說類似橫S形應變環(huán)厚度，及S兩端過渡連接的薄壁圓筒壁厚，根據額定最大稱量值，及合金材料性能，可分別按下述公式計算確定。連接加載的薄壁圓筒壁厚b1＝{D1-[(D12-4P/πσ1)]1/2}/2。式中D1代表加載環(huán)外徑，σ1表示材料經驗應力值，P代表額定最大稱量值。連接固支周邊的薄壁圓筒壁厚b2＝{D2-[(D22-4P/πσ2)]1/2}/2。D2代表支承環(huán)外徑，σ2表示材料經驗應力值，P代表額定最大稱量值。應變環(huán)厚度b3＝(P×α/σmax)1/2。式中α為經驗系數，σmax最大經驗應力值。為有效保證承載受力彎矩在S形應變環(huán)內部被薄壁柔性筒充分吸收，實用新型應變環(huán)兩薄壁圓筒壁厚比及高度比，較好為b1/b2＝1～2.5，h1/h2＝0.5～1.5，h1為加載薄壁圓筒高度，h2為支撐薄壁圓筒高度。
實用新型稱重傳感器由于采用(截面)呈橫S形的應變環(huán)，及將連接加載和固支周邊兩端設計成同心薄壁圓筒，從而使承載頭稱重軸向力產生的彎矩，大部分在S形應變環(huán)同心薄壁圓筒彈性體內被吸收，因而傳感器固支周邊底部基本不存在外撇力矩，由此有效消除了稱重承載軸向力產生彎矩造成外撇力矩引起摩擦、降低稱量精度的缺陷。實用新型傳感器，由于固支周邊基本無外撇力矩影響，因而滯后誤差極小，非線性優(yōu)良，稱量精度高，重復性好，加工制造簡單。其次，由于固支周邊基本無外撇力產生，因此固支周邊壁厚可以得到減薄，從而降低用材和重量，減少成本。


圖1為已有技術圓板式稱重傳感器結構示意圖。
圖2為實用新型軸對稱電阻應變式稱重傳感器結構示意圖。
具體實施方式
實施例參見圖2，軸對稱電阻應變式稱重傳感器，包括短的輪圈固支周邊4，其頂部通過橫S應變環(huán)1與承載頭2連接，S形應變環(huán)表面有電阻應變片3。其中，橫S應變環(huán)連接加載和固支周邊兩端1.2和1.1呈同心薄壁圓筒結構，連接加載薄壁圓筒1.2壁厚b1按{D1-[(D12-4P/πσ1)]1/2}/2計算確定，式中D1代表加載環(huán)外徑，σ1取值35-40kg/mm2，P代表額定最大稱量值。連接固支周邊薄壁圓筒1.1壁厚b2按{D2-[(D22-4P/πσ2)]1/2}/2計算確定，D2代表支承環(huán)外徑，σ2取值25-30kg/mm2，P代表額定最大稱量值。橫S應變環(huán)厚度b3按(P×α/σmax)1/2計算確定，式中α取值0.8-1.1，σmax取值30-35kg/mm2。應變環(huán)兩連接壁厚比b1/b2＝1～2.5，高度比h1/h2＝0.5～1.5。
權利要求1.一種軸對稱電阻應變式稱重傳感器，包括承載頭及外周輪圈固支周邊，連接承載頭與固支周邊的應變環(huán)，貼合在應變環(huán)表面的電阻應變片，其特征在于所說應變環(huán)為截面呈類似橫S形環(huán)，S形應變環(huán)兩端分別與加載頭和固支周邊連接部為薄壁圓筒，所說電阻應變片貼合在S形應變環(huán)表面。
2.根據權利要求1所述軸對稱電阻應變式稱重傳感器，其特征在于所說連接加載的薄壁圓筒壁厚b1＝{D1-[(D12-4P/πσ1)]1/2}/2。
3.根據權利要求1所述軸對稱電阻應變式稱重傳感器，其特征在于所說連接固支周邊的薄壁圓筒壁厚b2＝{D2-[(D22-4P/πσ2)]1/2}/2。
4.根據權利要求1所述軸對稱電阻應變式稱重傳感器，其特征在于所說橫S應變環(huán)厚度b3＝(P×α/σmax)1/2。
5.根據權利要求1、2、3或4所述軸對稱電阻應變式稱重傳感器，其特征在于所說連接加載薄壁圓筒壁厚與固支周邊薄壁圓筒壁厚比為1～2.5。
6.根據權利要求1、2、3或4所述軸對稱電阻應變式稱重傳感器，其特征在于所說連接加載薄壁圓筒壁厚與固支周邊薄壁圓筒壁高度比為0.5～1.5。
專利摘要實用新型是關于對軸對稱電阻應變式稱重傳感器，尤其是彎矩應力電阻應變式稱重傳感器的改進，其特征是連接承載頭和固支周邊的應變環(huán)，采用截面呈類似橫S形結構，并使S形應變環(huán)兩端分別與加載頭和固支周邊連接部為薄壁圓筒，所說電阻應變片貼合在S形應變環(huán)表面。這樣承載頭稱量受到的軸向力產生彎矩，大部分在S形應變環(huán)同心薄壁圓筒彈性體內被吸收。實用新型傳感器，由于固支周邊基本無外撇力矩影響，因而滯后誤差極小，非線性優(yōu)良，稱量精度高，重復性好，加工制造簡單。其次，由于固支周邊基本無外撇力產生，因此固支周邊壁厚可以得到減薄，從而可降低用材和重量，減少成本。
文檔編號G01G3/00GK2612933SQ0322173
公開日2004年4月21日 申請日期2003年5月8日 優(yōu)先權日2003年5月8日
發(fā)明者盛畔松, 任志斌, 史新東 申請人:宜興市申大電子稱量有限公司