L'influenza della forza laterale sui sensori di pesatura di ponte e di colonna e le differenze nei loro scenari di utilizzo
Nel funzionamento effettivo dei sistemi di pesatura,I sensori non solo sopportano carichi di pesatura assiali perpendicolari alla superficie portante della forza, ma spesso affrontano anche interferenze laterali lungo la direzione orizzontale o inclinataCome carico non mirato, la forza laterale interrompe lo stato di forza ideale del sensore, portando a una minore precisione di misurazione o addirittura a danni hardware.A causa delle differenze intrinseche nella progettazione strutturale e nei principi di forza portante, i sensori di pesatura di tipo ponte e di tipo colonna hanno capacità di tolleranza della forza laterale molto diverse, che definisce direttamente i loro confini distinti in scenari di applicazione.Questo articolo inizierà con il meccanismo di impatto laterale della forza, confrontare le caratteristiche di forza antilaterale dei due sensori e sistematicamente risolvere le differenze dei requisiti fondamentali nei loro scenari di applicazione.
La forza laterale si riferisce al carico non bersaglio che agisce sul corpo elastico del sensore lungo direzioni orizzontali, inclinate o torsionali (sviando dalla direzione della forza assiale del sensore,di solito verticale) durante la pesaturaEsso comprende principalmente tre tipi: pressione trasversale/trazione, forza di taglio e coppia di torsione.questa forza è una fonte di interferenza chiave che causa errori di misurazione.
La forza laterale è strettamente correlata alla modalità di funzionamento e allo stato dell'attrezzatura dello scenario di applicazione.
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Interferenze dinamiche durante il funzionamento
- Ad esempio: quando un carrello elevatore sposta un barile sulla piattaforma di pesatura, l'impatto orizzontale tra il barile e la piattaforma genera una forza trasversale;quando un braccio robotico afferra materiali da pesare, la forza inerziale del movimento del braccio forma una forza laterale inclinata; quando un nastro trasportatore trasporta materiali, il bias di carico causato dallo spostamento del materiale si converte in forza di taglio laterale.
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Errori di installazione e di taratura delle apparecchiature
- Se la superficie di montaggio del sensore non è piana (ha un angolo di inclinazione), il carico assiale viene decomposto in un componente laterale; quando vengono combinati più sensori per la pesatura,le deviazioni nella spaziatura tra i sensori o nei punti di forza impediscono una trasmissione uniforme del carico assiale, formando coppia di torsione; durante la taratura, il posizionamento spostato dei pesi provoca una pressione laterale locale.
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Impatti sull'ambiente e sulle condizioni di lavoro
- In officine con forti vibrazioni, le vibrazioni periodiche del funzionamento dell'apparecchiatura vengono trasmesse al sensore, formando una forza di impatto trasversale.forza centrifuga da materiali interni rotanti si converte in forza laterale■ le attrezzature per pesare all'aperto (per esempio le bilance dei camion) esposte a forti venti subiscono la forza laterale orizzontale dei carichi del vento.
La progettazione strutturale dei sensori di pesatura di tipo ponte e di tipo colonna comporta differenze significative nei loro meccanismi di risposta, manifestazioni di errore,e rischi di danni quando esposti a forze lateraliQuesto può essere analizzato da tre dimensioni: struttura del corpo elastico, layout dello strain gauge e impatto sulle prestazioni.
Conosciuti anche come sensori di tipo trave, i sensori di pesatura di tipo ponte presentano una struttura centrale di travi elastiche "a forma di I", "a forma di scatola" o "a doppio foro".Le travi sono collegate alla piattaforma/al piedistallo di pesatura tramite estremità fisse su entrambi i latiLa tolleranza di forza laterale di questa struttura deriva da due vantaggi fondamentali:
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Adattamento direzionale della rigidità strutturaleIl momento di inerzia della sezione trasversale della trave elastica è molto maggiore di quello della sua controparte assiale, conferendogli una rigidità trasversale estremamente elevata.un sensore di tipo ponte con un carico nominale di 5 t ha una resistenza al carico trasversale del 30%/50% del carico assiale (iQuando la forza laterale agisce su di essa, la deformazione trasversale del fascio elastico è di soli 0,005 mm ≈ 0,01 mm ≈ molto inferiore a quella dello 0,1 mm ≈ 0.Deformazione di 15 mm sotto carico assiale quindi è improbabile che si verifichi una deformazione indesiderata.
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Isolamento direzionale degli estensimetriGli estensimetri sono attaccati solo alle superfici superiore e inferiore della trave elastica e la direzione delle loro griglie sensibili si allinea con la direzione assiale.Sono sensibili solo alla "tensione di trazione-compressione" causata da carichi assialiAl contrario, la "deformazione di taglio" o "deformazione di piegatura" indotta da forze laterali (ad esempio taglio trasversale, coppia di torsione) è perpendicolare alla direzione sensibile dei deformazioniometri,quindi non può essere convertito in segnali elettrici validiL'impatto dell'errore della forza laterale sui sensori di tipo ponte è solitamente controllato entro lo 0,1% FS (full scale), e alcuni modelli ad alta precisione possono persino ridurlo allo 0,05% FS.
Va notato che se la forza laterale supera il limite di resistenza al carico del sensore di tipo ponte (di solito il 50% del carico assiale), la trave elastica può subire deformazioni di piegatura permanenti.Questo si manifesta come aumento della deriva zero del sensore (che supera 0.02% FS/°C) e riduzione della linearità, con conseguente perdita irreversibile di precisione di misura.
Il corpo elastico di un sensore di pesatura a colonna ha una struttura cilindrica o frustoconica,con estensimetri fissati uniformemente lungo la direzione circonferenziale del lato del cilindro (tipicamente 4 o 8 pezzi)Il problema principale di questa struttura risiede nel fatto che il cilindro non è in grado di funzionare in condizioni di tensione."uniformità di rigidità assiale-trasversale"- la differenza di momento di inerzia tra la sezione trasversale assiale e quella trasversale del corpo elastico cilindrico è ridotta,e la sua rigidità trasversale è di soli 1/31/5 di quella di un sensore di tipo ponteLa forza laterale provoca quindi facilmente deformazioni irreversibili del corpo elastico, con effetti specifici come segue:
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