Курсовая с практикой на тему Проектирование датчика силы с номинальным пределом измерения 5000 ньютон. (датчики типа колонна)

Содержание:

Введение. 3

1. Анализ датчика силы.. 5

1.1 Принцип работы датчика силы.. 5

1.2 Обзор аналогов. 7

2. Расчет упругого элемента силы.. 12

3. Измерительная цель. 15

4. Эскиз и технология сборки. 17

Заключение. 18

Список литературы. 19

Введение:

Системы контроля производят постоянное наблюдение за
состоянием различных механизмов, положением рабочих органов и, в том числе,
контролируют вес. Для измерения величины веса и дальнейшего применения данных в
логических схемах устанавливается тензометрический
датчик (тензодатчик).

Тензометрический датчик, в
соответствии с п.2.1.2 ГОСТ 8.631-2013 представляет собой
весоизмерительный элемент, который реагирует на изменение величины физического воздействия
(усилия) и переводит его в электрический сигнал. Фактически это резистор,
меняющий параметр омического сопротивления, по отношению к прилагаемой силе. На
практике широко используются для измерения массы и нагрузки в весоизмерительных
системах. В зависимости от сферы применения используются различные типы
тензодатчиков, отличающихся как принципом действия, так и конструктивными
особенностями.

Целью данной работы является Проектирование
датчика силы с номинальным пределом измерения 5000 Н.

Для достижения цели необходимо решить ряд задач:

— изучить принцип действия датчика;

— провести расчет упругого элемента силы;

— определить измерительную цель.

Тензометрические датчики колонного типа являются
достаточно распространенным типом весовой оснастки, которая широко используется
в настоящее время для изготовления многотоннажных весовых механизмов, а также
весов транспортного назначения.

Подобные установки работают по принципу сжимания
колонных осей. Торцевая часть таких тензометрических колонных датчиков
изготавливается в сферической форме. Это необходимо для того, чтобы обеспечить
достаточно простое перекатывание по отвесной части тензодатчиков.

Тензометрические измерительные приборы колонного
образца часто задействуют в производстве, а также в процессе ремонта и
усовершенствования машинных и вагонных весов. Они могут устанавливаться в
весоизмерительное и весоконтрольное оборудование, а также использоваться на
испытательных стендах.

Тензодатчики аналогово-колонного типа можно назвать
одним из наиболее удобных и практичных решений, в частности в контексте их
использования для монтажа автомобильных и желенодорожных весовых аппаратов.

Такие тензодатчики позволяют обеспечивать максимально
точные измерительные показания для взвешивания, отличаясь повышенной степенью
надежности.

Заключение:

Устройства для измерения веса,
укомплектованные тензодатчиками марки KELI, гарантируют высокую точность
показаний взвешивания и демонстрируют отличную производительность.

Среди различных типов
тензорезисторных датчиков веса, используемых на электронных весах, широко
распространены колонные. Данный тип весовой оснастки в последнее время все
активнее используется при изготовлении весов транспортного назначения и
многотоннажных весовых механизмов.

В данной работе был рассмотрен датчик
измерения силы колонного типа. Поставленные задачи были достигнуты.

Колонные тензодатчики активно
применяются в промышленном весоизмерении, преимущественно в автомобильных и
железнодорожных весах. Их все чаще задействуют как для производства, так и для
модернизации, усовершенствования, ремонта многотоннажных вагонных, бункерных и
машинных весов.

Это безотказное устройство считается
одним из наиболее удачных конструктивных решений для установки в испытательные
стенды, весоконтрольное и весоизмерительное оборудование для широкого спектра
задач:

· реконструкция механических весов,

· нестандартные,

· бункерные и емкостные,

· автомобильные,

· платформенные,

· вагонные,

· весоизмерительные системы другой
конструкции и назначения.

Фрагмент текста работы:

1. Анализ датчика силы 1.1 Принцип работы датчика силы

При выборе модели для измерения какого-либо
физического усилия или веса, необходимо руководствоваться основными параметрами
сенсора. К таким характеристикам относятся:

· Диапазон измерений –
определяет границы весовой нагрузки, которую сможет фиксировать тензодатчик;

· Класс точности –
выбирается в зависимости от параметров оборудования и требований к точности
измерений;

· Схема подключения – по
количеству подключаемых выводов может использоваться четырех или
шестипроводная схема;

· Термокомпенсация – для
тензодатчиков, где необходима высокая точность измерений, важно учитывать
влияние температуры окружающей среды, применяются термокомпенсирующие элементы;

· Степень защиты –
обозначается индексом IP и определяет устойчивость к воздействию пыли и
влаги на тензодатчик.

Для тензометрических датчиков
колонного типа характерны:

· высокая точность показаний,

· простые узлы настройки и калибровки,

· безопасная работа,

· ускорение монтажа весовых механизмов (при
необходимости они устанавливаются прямо на месте, в условиях производства),

· большой возвращающий момент, что позволяет обойтись
без дополнительной установки специальных ограничителей,

· длительный срок эксплуатации, поскольку
вибрация/раскачивание измеряющего элемента исключены,

· встроенная молниезащита (опционально), что имеет
важнейшее значение при эксплуатации весового оборудования на открытом воздухе.

Работа тензодатчика основана на простых принципах
механики. Если на механическую конструкцию действуют внешние силы, она изменяет
свою форму таким образом, чтобы противостоять воздействию этих сил. Такие
изменения могут быть значительными и явными, как в случае изгиба удочки при
вытаскивании пойманной рыбы или могут быть микроскопическими, например – прогиб
большого моста при проезде по нему автомобиля. Если в данной металлической
конструкции сделать небольшое отверстие, оно будет деформироваться в эллипс при
деформации самой конструкции, прямо пропорционально приложенной к конструкции
силе. Если в это отверстие вклеить пленочный тензорезистор, можно с большой
точностью измерить эту деформацию или нагрузку. Таким образом, тензорезистор
эффективно превращает всю конструкцию в датчик для измерения силы, нагрузки или
положения.

Тензорезисторный датчик такого типа изготовлен в виде
колонны, обладающей в сечении формой квадрата или круга.

Тензодатчики колонного типа функционируют на базе
принципа сжатия либо растяжения осей. Их опорные поверхности в торцевых частях
имеют сферическую форму с точно рассчитанным радиусом. Благодаря этому
перекатывание по отвесной части происходит достаточно легко и в горизонтальное
положение датчики возвращаются естественным образом, автоматически.

Тензодатчики изготавливаются из нержавеющей стали и
полностью герметичны (IP68), что обеспечивает их длительную эксплуатацию
практически в любых внешних условиях, включая высокую температуру, прямое
попадание воды, снег, туман, высокую влажность и прямые солнечные лучи.
Диапазон рабочих температур – от -40° до 80°C, с минимальными температурными
изменениями характеристик.