軸銷傳感器及其應(yīng)用

一、概述

20世紀(jì)90年代以來，某些電子衡器的總體設(shè)計開始脫離傳統(tǒng)的零部件組裝式結(jié)構(gòu)，向著多樣化、個性化的方向發(fā)展，其中一個主要的發(fā)展趨勢就是承載器與稱重傳感器合二為一的集成化結(jié)構(gòu)。此時，承載器就是一個技術(shù)性能完全符合要求的專用稱重傳感器，或者說稱重傳感器本身就是一個整體型承載器。電子吊秤、行車電子秤所用的軸銷傳感器就是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。

二、結(jié)構(gòu)與特點

軸銷傳感器實際上就是一根承受剪力作用的空心截面圓軸，雙剪型電阻應(yīng)變計粘貼在中心孔內(nèi)凹槽中心的位置上，有兩種組橋測量方式，即兩個凹槽處的雙剪型電阻應(yīng)變計共同組成一個惠斯通電橋，或分別組成惠斯通電橋再并聯(lián)進(jìn)行測量。軸銷剪切式稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

軸銷傳感器具有如下特點：

1.彈性元件為一整體空心截面圓軸，結(jié)構(gòu)緊湊，幾何外形簡單，容易加工出很高的尺寸和形位精度；

2.空心截面具有很強(qiáng)的抗扭轉(zhuǎn)、抗彎曲能力，并且軸銷中性軸處的應(yīng)力***大；

3.當(dāng)空心截面軸銷承受垂直和水平彎曲時，彎矩為零的截面在同一截面；

4.當(dāng)設(shè)計較大容量的軸銷傳感器時，中心孔也較大，雙剪型電陰應(yīng)變計可以粘貼在孔內(nèi)，即得到很好的保護(hù)又可以實施抽真空充惰性氣體密封工藝；

5.與相關(guān)承力部件組裝容易，使用方便。

軸銷傳感器的缺點是生產(chǎn)工藝難度大，需要較多的專用工具與裝備。

三、受力分析與理論計算

軸銷傳感器可以簡化為兩端簡支中間受一集中載荷爾蒙P作用的空心截面梁，其力學(xué)模型和空心截面如圖2所示。軸銷傳感器的輸出受很多因素影響，主要有軸銷中心孔的直徑d，凹槽的***小直徑D，負(fù)銷與支撐之間的間隙，支撐的硬度和雙剪型電阻應(yīng)變計的尺寸等，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算時應(yīng)認(rèn)清相互的關(guān)系，作到尺寸選擇***佳化以保證軸銷傳感器性能波動***小。

四、制造工藝

軸銷結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)稱重傳感器的制造工藝完全相同，只是由于雙剪型電阻應(yīng)變計粘貼在深孔內(nèi)，需要購置和設(shè)計專用的噴砂處理、劃線貼片、加壓固化工具和裝備。

五、檢測與應(yīng)用技術(shù)

由于軸銷傳感器本身就是一個整體彈性元件，即沒有保護(hù)外殼又沒有加載壓頭和承載底座，因此在測試與標(biāo)定時，應(yīng)該采用與實際安裝使用時相同的邊界支撐，***就是同一個支撐。

近年來，軸銷傳感器主要應(yīng)用于電子吊秤領(lǐng)域，與U形吊環(huán)配合，組裝成數(shù)量式或無線傳輸式電子吊秤***為多見。由于軸銷直接與吊環(huán)和吊鉤裝配，不但省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的承載殼體，而且還可提高裝配精度，保證了稱量準(zhǔn)確度。吊鉤同樣可以設(shè)計成360度旋轉(zhuǎn)型，此種集成化結(jié)構(gòu)的電子吊秤示意圖如圖3所示。

軸銷傳感器的輸出受很多因素影響，主要有軸銷中心孔的直徑d，凹槽的***小直徑D，負(fù)銷與支撐之間的間隙，支撐的硬度和雙剪型電阻應(yīng)變計的尺寸等，在結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算時應(yīng)認(rèn)清相互的關(guān)系，作到尺寸選擇***佳化以保證軸銷傳感器性能波動***小。

四、制造工藝

軸銷結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)稱重傳感器的制造工藝完全相同，只是由于雙剪型電阻應(yīng)變計粘貼在深孔內(nèi)，需要購置和設(shè)計專用的噴砂處理、劃線貼片、加壓固化工具和裝備。

五、檢測與應(yīng)用技術(shù)

由于軸銷傳感器本身就是一個整體彈性元件，即沒有保護(hù)外殼又沒有加載壓頭和承載底座，因此在測試與標(biāo)定時，應(yīng)該采用與實際安裝使用時相同的邊界支撐，***就是同一個支撐。

近年來，軸銷傳感器主要應(yīng)用于電子吊秤領(lǐng)域，與U形吊環(huán)配合，組裝成數(shù)量式或無線傳輸式電子吊秤***為多見。由于軸銷直接與吊環(huán)和吊鉤裝配，不但省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的承載殼體，而且還可提高裝配精度，保證了稱量準(zhǔn)確度。吊鉤同樣可以設(shè)計成360度旋轉(zhuǎn)型，此種集成化結(jié)構(gòu)的電子吊秤示意圖如圖3所示。

六、結(jié)語

軸銷傳感器體現(xiàn)了電子衡器小型化、模塊化、集成化、智能化的發(fā)展方向，是續(xù)集成化稱重板、稱重軌、稱重梁后又一個研發(fā)熱點，在國外已批量生產(chǎn)，應(yīng)用比較廣泛。國外軸銷傳感器的發(fā)展與應(yīng)用動向，值得我國稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)研究、借鑒，只要解決個別制造工藝問題，就完全可以研制出具有我國工礦企業(yè)應(yīng)用特點的軸銷傳感器及其配套的電子吊秤、行車電子秤。