在儀器行業(yè)大家都一直在爭論著液壓試驗(yàn)機(jī)是采用那種傳感器好,，測力系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一傳感器到底采用負(fù)荷(力)傳感器,，還是采用液壓(壓強(qiáng))傳感器?在這個問題上大家各有說法，這里談?wù)勎覀€人的管豹之見,，供大家在設(shè)計(jì)和選型時(shí)參考,。
在討論之前，請?jiān)试S我先假設(shè)讀者具備一點(diǎn)力學(xué)基礎(chǔ),，對下置式試驗(yàn)機(jī)有所印象(本文將以此為例),。并且，直接影響電測試驗(yàn)機(jī)zui終性能的兩個重要因素,，由于無論對壓強(qiáng)傳感器測力還是力傳感器測力都同樣重要,，因此我先假設(shè)這兩個因素同樣理想，所以,，同時(shí)忽略，不在本文之中討論,。這兩個因素是:①信號放大部分的性能 ②上下鉗口中心線與活塞中心線重合,，二根升降絲桿中心線與活塞中心線在同一個平面。
*,，力傳感器輸出的電信號反映的是作用在傳感器上的力值,。以油缸下置式試驗(yàn)機(jī)為例，多數(shù)采用了精度優(yōu)于0.3‰的輪輻式傳感器,，并將傳感器安裝在工作活塞和臺板之間,。這樣，在活塞未升起感器主要受到由臺板,、立柱,、上橫梁構(gòu)成的框架的自身重力，該力是恒定的,。當(dāng)活塞升起,，試驗(yàn)機(jī)開始工作時(shí)，傳感器受到框架自重G0(一般通過清零在顯示讀數(shù)前去除),、試樣上受到的拉力F0,、框與升降絲桿間的摩擦力fk三個力的作用。這里fk是一個非線性力,，但由于相對于F而言很小,，在量程不是很小的情況下可以在精度允許范圍內(nèi)忽略。所以,，可以認(rèn)為微機(jī)上顯示的試樣受力F0等于傳感器所受力F,，即F0=F ,。
而壓強(qiáng)傳感器反映的是液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓強(qiáng)，根據(jù)帕斯卡原理,，該壓強(qiáng)值乘以工作活塞面積,，即為工作活塞受到的力F′，而活塞面積對每一臺試驗(yàn)機(jī)而言,，都是一個常數(shù),，即F′=P.K。這時(shí),，試樣受到的力F0= F′-G0-fk-fH,。其中fH是活塞與油缸壁間的摩擦力，該力的大小于油缸活塞的制造工藝,、配合精度,、密封方式相關(guān)。所以,，相對于力傳感器而言,，使用壓強(qiáng)傳感器的測力系統(tǒng)要將壓強(qiáng)轉(zhuǎn)化為顯示給用戶的力值，除了要忽略框架與絲桿間摩擦力fk外,，還需處理好油缸活塞間摩擦力fH,。當(dāng)fH不是足夠小，或者fH變動比較大,，那么總摩擦力f=fk+fH就不能輕易被忽略掉,，尤其在量程低端更加可能使精度超差。現(xiàn)在,，我們可以推出一個結(jié)論了,，要想使壓強(qiáng)傳感器測力系統(tǒng)表現(xiàn)得和力傳感器測力系統(tǒng)一樣好，必須使fH足夠小,。
fH能做得足夠小嗎?回答是肯定的,。當(dāng)近百年前德國人開始生產(chǎn)油缸上置式試驗(yàn)機(jī)并應(yīng)用動擺測力機(jī)構(gòu)時(shí)，這個問題就已經(jīng)部分解決了,。答案就是控制油缸,、活塞的形狀、尺寸,、配合以及表面光潔度,，不使用任何形式的密封圈，依靠控制油缸活塞間的間隙既達(dá)到密封目的,，也達(dá)到潤滑目的,。也就是說，既要讓油缸活塞間始終存在一層油膜,，又不能讓壓力高達(dá)25MPa的油從這里泄漏出去,。試想,，當(dāng)油缸和活塞表面本身已非常光潔(鏡面)，而且還有清潔的油膜在潤滑,，其摩擦力無疑是足夠小的,。這樣做還帶來了額外的好處，那就是①永遠(yuǎn)無需更換密封圈 ②油缸活塞的使用壽命幾乎無限長,。例如,，本公司用做鑄件內(nèi)部質(zhì)量控制的一臺300kN試驗(yàn)機(jī)是上世紀(jì)70年代生產(chǎn)的，至今仍在正常運(yùn)作,。
把fH做小容易嗎?這個問題的答案將會因廠家而異,。無疑需要一些設(shè)備，如珩磨機(jī),、研磨機(jī),，更重要的是需要熟練的檢驗(yàn)人員。對于直徑達(dá)數(shù)百毫米的油缸活塞來說,，其測量誤差不能超過0.01毫米,，也就是人工測量要達(dá)到數(shù)萬分之一的分辨率，這時(shí)不僅要求測量設(shè)備的精度要夠,，更重要的是操作者要性格穩(wěn),、手勢穩(wěn)。而且,，測量后的結(jié)果并不能保證每只油缸或活塞都能在同一批次里找到自己的另一半，于是就要將暫時(shí)不能配對的油缸或活塞庫存起來,。同時(shí),，由于油缸活塞在車、磨等加工工序會積累內(nèi)部應(yīng)力,，導(dǎo)致微小的變形,，所以這些半成品不能馬上精加工成為成品，而是必須存放三個月或更長時(shí)間,，待內(nèi)部應(yīng)力釋放完畢,、變形穩(wěn)定后方可精加工和測量。由于這兩個原因,，需要在油缸活塞生產(chǎn)環(huán)節(jié)中保持相當(dāng)數(shù)量的成品和半成品,，導(dǎo)致一些資金積壓和場地占用。上述這些必要的條件,，有些不是可以一蹴而就的,，因此對于試驗(yàn)機(jī)行業(yè)內(nèi)自己具備金加工能力的老廠而言，做到不難;對于機(jī)械部分依靠外購的試驗(yàn)機(jī)廠家,，或許就有些難度和成本壓力了,。
既然壓強(qiáng)傳感器測力系統(tǒng)對試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械部分要求更高,，那么何以不改用力傳感器的測力系統(tǒng)呢?這是因?yàn)榕c力傳感器相比，使用壓強(qiáng)傳感器有幾個明顯的優(yōu)點(diǎn):
1,、壓強(qiáng)傳感器工作條件較好,。做金屬材料試驗(yàn)時(shí)，往往要將試棒拉斷,，作用在試棒上數(shù)十噸的力在試棒斷裂瞬間驟降為零,，給試驗(yàn)機(jī)本身帶來強(qiáng)烈的沖擊。沖擊在應(yīng)用力傳感器的試驗(yàn)機(jī)上部分通過移動橫梁,、絲桿傳遞到底座,，另一部分則通過上橫梁、立柱,、臺板傳遞到力傳感器,，再經(jīng)過活塞、油腔,、油缸傳遞到底座,。由于經(jīng)上橫梁到力傳感器之間全部是剛性連接，無緩沖環(huán)節(jié),，所以每拉斷一次試棒,，力傳感器就要經(jīng)受一次沖擊。而壓強(qiáng)傳感器一般安裝在油缸后面的油路中,，斷裂沖擊力經(jīng)油缸中的一腔油轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭?qiáng)的突變傳送到壓強(qiáng)傳感器,，盡管油是不可壓縮的，但采用間隙密封方式的油缸活塞間存在微量泄漏,，這些泄漏使得油腔壓強(qiáng)變化在幅度上和速率上都小于沖擊力變化,，所以，壓強(qiáng)傳感器在試棒斷裂瞬間的工況要優(yōu)于力傳感器,。推論:同檔次的壓強(qiáng)傳感器使用壽命有可能長于力傳感器,。
2、壓強(qiáng)傳感器安裝和維護(hù)方便,，各生產(chǎn)廠家的力傳感中外形和安裝尺寸都各有差別,，一旦選定后需在臺板下或活塞上加工相應(yīng)安裝孔，安裝時(shí)還必須保證傳感器受力中心線必須與活塞中心線,、上下鉗口中心線重合,，以減少側(cè)向分力帶來的誤差。一旦力傳感器損壞,，必須以同樣安裝尺寸的傳感器替換(如同樣的傳感器一時(shí)缺貨,，試驗(yàn)機(jī)就無法迅速恢復(fù)正常)，且需將專業(yè)人員借助起重工具將受力框架抬起后才能掉換,。而壓強(qiáng)傳感器可裝在油路上方便操作的位置,，各廠家產(chǎn)品安裝上*的區(qū)別就是接口不同,，即使要換用其它廠家的傳感器，zui多也只需加裝一只成本低廉的轉(zhuǎn)接頭即可,。而具體安裝更是方便,，即使不懂機(jī)械的人用一把扳手即可完成:拆下壞的，擰上新的,，擰緊,，OK。
3,、壓強(qiáng)傳感器成本低廉,。力傳感器隨著量程增加價(jià)格成倍上漲，某國外中檔品牌600KN力傳感器報(bào)價(jià)近萬元人民幣,，而5000kN力傳感器即使國產(chǎn)的也要一萬以上;而壓強(qiáng)傳感器不直接測力,，通常試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)工作壓力在15-35Mpa之間，相應(yīng)壓強(qiáng)傳感器報(bào)價(jià)在千元以下,，高精度的也不到力傳感器的三分之一價(jià)格,。顯然，使用壓強(qiáng)傳感器有利于降低客戶的采購成本和維護(hù)成本,。
當(dāng)然,，力傳感器也有不可替代的優(yōu)點(diǎn)，zui主要的就是油缸活塞間的摩擦力對它全無影響,。因此,，力傳感器在300kN以下試驗(yàn)機(jī)尤其是100kN級中得到了廣泛應(yīng)用。在這一級別中,，使用力傳感器比使用壓強(qiáng)傳感器,，可以得到擴(kuò)展一檔量程的效果。
總結(jié)以上討論,，我以為可以得出以下結(jié)論:a,、300kN以上中大噸位液壓試驗(yàn)機(jī)以采用壓強(qiáng)傳感器測力為宜,，小噸位試驗(yàn)機(jī)以采用力傳感器為宜;b,、某臺中大噸位的試驗(yàn)機(jī)采用壓強(qiáng)傳感器測力，如果能夠達(dá)到性能要求,，則換用力傳感器表現(xiàn)可能更好,，反之則不然。換言之,，若兩臺分別采用壓強(qiáng)和力傳感器的同型號試驗(yàn)機(jī),，如果其極限精度一致，則可以推論采用壓強(qiáng)方式測力的這一臺其機(jī)械部性能往往優(yōu)于另一臺,。C,、在中大噸位試驗(yàn)機(jī)上固執(zhí)地采用力傳感器而不使用壓強(qiáng)傳感器,，或許是因?yàn)橛斜疚挠懻撘酝獾脑颉?/p>
zui后，定性地列個表格,，把兩種傳感器的特點(diǎn)對比一下,，有趣的是，8個項(xiàng)目中1項(xiàng)打平,，其余7項(xiàng)比分是4:3,，基本上平分秋色。zui后,，定性地列個表格,，把兩種傳感器的特點(diǎn)對比一下，有趣的是,，8個項(xiàng)目中1項(xiàng)打平,，其余7項(xiàng)比分是4:3，基本上平分秋色,。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
7
立即詢價(jià)
您提交后,，專屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)