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深孔片式传感器的研究和应用 王云章 新江省余蝇市传感嚣技术研究所采娥3154∞ 摘要：介绍深孔贴片式传感器的力学分析、设计、工艺震误差分析。 关蕾词：深乳贴片式传意器力学分析误差分析贴片工艺 一、前言 一种把应变片贴在深孔内，采样圜管内壁剪应力的传感器．由于其独特的结构特性和应 用特性而受到用户的欢迎和传感器生产厂的关注。例需求量最大的轴镑式传感嚣。撵孔贴 片式轴诮传惑器与盲孔式轴蚺传感嚣相比，除了密封特性上有无可比似的优点外，在同样的 已被限定的外形尺寸下它有充分发挥轴销强度和蹦度的优点；与“波尔福斯式轴镑传摩嚣” 相比．它的结构极为简单，放翻作成本远远要低．所以。深孔贴片式轴锖传感器在室外起重设 备过载报警．钢索张力等工程称重测力场合的应用上独占优势．国内外需束量相当大。 深孔贴片式结构还应用在钢包称量等高温场合的桥式传感器上．倒璃士的50t桥式传 感器。显然．它在抗御温度拂度和可能产生的外溢钢水或渣液破坏的能力上远强于传统的 工宇截面挢式结构。 事实上美国BLH公司早年就采用这种深孔贴片式结构用于高精度拉式传摩嚣和压式 传感器。因为即使在一般认为的普通的使用场合。温度梯度的戚协和外界机械和气氛藏坏两 样存在，只是程度不同而已．故这种结构设计方法同样有其优越之处(结构示图略)。 圳．≮弋 U|L UJ|U ＼√ 士， 田l孔内砧片式许毒暑的若干倒圈 一90一 圈1示意了其中的几种应用示例：田h是深孔砧片辅悄传感嚣的外形示圈．它广泛应 用在起重设备的过薮报警和张力检测场合。国内市场的措力很大；图1b是美国生产的AsP 型卸扣式电子吊钩秤外形示田它可说是一种最低骱曩簿单的可便携的吊构秤，在移动性商 贸集鼓地大吨位商品计量上有其独特的适用性；图c墨一种用于钢包或铁水包称量用的探 孔贴片式轿式传感嚣的下视图，它在国内一些钢厂的成套设备上有应用。 二、深孔贴片式弹性体的力学分析和设计 探孔可以加工在圆形粱中间(即为材料力学中定义的厚璧圆臂)．也可以加工在矩形粱 中同；下面承。厚璧圆臂”在理想固支约束条件下的剪应力分布作出分析。 设图。为其分析模委，当负荷径向作用于”厚壁圈管’的悬臂螬时，其应变圆管截面上的 剪应力的分布曲线。可以通用剪应力计算方法进行推导求得： t=P．S，B．I。式中P是负荷；s是所求应力的蕾矩；B是粱竟；l是圆譬的惯性矩。 已知四截面的惯矩为：，==《R‘／4；故厚壁警筒的惯矩为：，=≈／4×(∥一一)。 rP r， x(R2一 y×2√足2一j，2×出==2／3 圆柱的静矩可用下式表达：s==l曲西=I J^ J■ j，2)班。 可把圆臂看成两个半径分别为R和r的圈柱。应变孔上下弓形部位的尊矩可以半径为 R的圆柱计算式逐点计算：s-=2／3×(R2一严)”2。 而应变孔对应横藏面的静矩是内外两冒柱静矩之差，放可以下式逐赢计算： 应变孔截面的集厚可近似以两倍的臂壁厚度表达：B=2×(R—r)；应变孔上下弓形部 位的粱竟为：B；2×√R2一12。 把上述请式分别代人剪应力计算式，即可分埘得出置蕾截面上剪应力分布曲线的计算 式；最大剪应力的计算式及简化后的最大剪应力计算式。 把传感器参数代人计算式．即可分别得出四臂横藏面上