可伸缩无间隙的水平测力传感器装置的制作方法

文档序号:11182038阅读:700来源:国知局
可伸缩无间隙的水平测力传感器装置的制造方法

本实用新型涉及一种水平测力传感器装置,特别涉及一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置,属于试验测试和传感器设计制造技术领域。



背景技术:

目前,进行结构静力或动力性能等科学研究性试验时,主要依靠置于试验装置内部的力传感器对结构试件的受力状态进行监测以研究结构的力学性能。合理设计传感器和测试设备的工作原理,能够将结构部件的受力和应力改变后受力部件的力学状态准确的传送给检测仪器,以判定结构构件的受力状况,进而确定结构的承载力水平和力学指标。

在结构静力试验、低速冲击时的快速加载试验、中等速度冲击时的落锤冲击试验以及高速冲击时的霍普金森杆冲击试验等试验加载过程中,根据不同类型试验的要求,需要调节固定传感器装置和铰支座的距离。同时,作动器等加载装置加载足够大力度以模拟地震、撞击等带来的各种静力或冲击力以进行破坏试验,为了解整个加载过程中结构的受力性能,需要对结构的受力关键部分的相关试验数据进行同步监测,这对于力传感器的性能以及精密度有着很高的要求。

在目前应用的结构水平测力传感器中,固定传感器装置的铰支座往往无法实现自由的伸长和缩短,在一定程度也限制了水平测力传感器的适用范围,在需要调节一定行程的测试情况下,也无法克服此类问题。

另一方面,实现准确的应力变化监测也存在很大的问题。测力传感器与传递外力接触面之间存在着细小的间隙,测定外力变化和形变会造成监测产生较大误差,以至于失去准确监测的意义。因此,结构构件与传感器之间的任何的微小间隙,都会使传感器的测量值失真而导致测量的作用力值有误差。测试装置内部的若设置有主动和从动活塞,通过活塞之间的相互运动来实现与待测试结构试件之间距离的调整,但活塞与活塞之间的螺纹间隙很难被消除,同时活塞和传感器之间的距离也是通过转动螺母来控制,活塞和传感器的螺纹间隙也同样难以消除,这些都在很大程度上影响了测试的准确性。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种传力途径简单、测力均匀稳定、具有一定行程、可消除活塞与活塞之间、活塞和传感器的螺纹间隙的水平测力传感器装置。

根据本实用新型提供的实施方案,提供一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置。

一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置,该装置包括:具有主动活塞和从动活塞的活塞轴系统,其中:主动活塞的后部与从动活塞的前部连接,主动活塞驱动从动活塞;设置在活塞轴系统轴心上的芯轴,其中:芯轴穿过主动活塞并从主动活塞的前部伸出;环形套筒,其中:主动活塞的后部与从动活塞的前部置于环形套筒内,主动活塞的前部从环形套筒的前端伸出,从动活塞的后部从环形套筒的后端伸出;水平测力传感器,其中:水平测力传感器设置在环形套筒的侧部,主动活塞的前部穿过水平测力传感器,与从动活塞的后部连接的支座。

在本实用新型中,水平测力传感器的形状优选为环形的,水平测力传感器的外围直径与环形套筒的外围直径相同,水平测力传感器的中心是空心的,用于主动活塞从其穿过。

优选的是,该装置还包括传感器压紧件。传感器压紧件与水平测力传感器连接。

优选的是,该装置还包括限位法兰。环形套筒的后端设有限位法兰,从动活塞的后端穿过限位法兰。

在本实用新型中,所述活塞轴系统的主动活塞为凸形轴。主动活塞的横截面为“十”字。主动活塞的中部具有环形凸起,环形凸起位于环形套筒内。从动活塞为凹形轴,从动活塞的前部具有同轴心的圆筒型凹槽。主动活塞的后部与从动活塞的凹槽配合。

优选的是,所述的活塞轴系统与环形套筒之间设置有环形滑块。优选环形滑块为环形聚四氟乙烯滑块。

优选的是,环形滑块内表面涂覆有润滑剂,优选为黄油。

优选的是,所述的水平测力传感器与环形套筒之间设置有环形限位片。环形限位片分别与水平测力传感器、环形套筒连接。

在本实用新型中,所述主动活塞的后部与从动活塞的前部采用螺纹连接。

优选的是,所述主动活塞的前部外侧具有与其后部外侧螺纹纹路相反的螺纹,即主动活塞的前部和后部具有正反螺纹。

优选主动活塞的前部的螺纹上配合有正六角形凸块。

在本实用新型中,所述的芯轴穿过活塞轴系统的主动活塞轴心,且与从动活塞的凹槽底部接触。芯轴与主动活塞采用螺纹连接。

在本实用新型中,所述的传感器压紧件为带把手螺母。传感器压紧件与活塞轴系统的主动活塞通过螺纹连接。

在本实用新型中,水平测力传感器与活塞轴系统的主动活塞间存在有间隙。

在本实用新型中,环形套筒的一端或前端与环形限位片、水平测力传感器通过螺栓连接。环形套筒的另一端或后端与限位法兰通过螺栓连接。

优选的是,环形滑块设置在环形限位片和限位法兰之间。

在本实用新型中,活塞轴系统的从动活塞的后部与支座通过铰接的方式连接。

在本实用新型中,所述水平测力传感器安装在支承底座上,即环形套筒与位于环形套筒下方的支承底座相连接。

优选的是,支承底座下方连接有基座。

在本实用新型中,支承底座包括了支承板和肋板,基座包括了框架柱、横竖加劲肋和框架斜撑。

优选的是,所述水平测力传感器上沿圆周设置有2-20个螺栓孔及相配套的螺栓。优选4-18个螺栓。更优选为8-16个螺栓。螺栓穿过环形限位片与环形套筒上的螺纹配合连接。所述的限位法兰上沿圆周设置有2-20个螺栓孔及相配套的螺栓。优选4-18个螺栓。更优选为8-16个螺栓。螺栓与环形套筒上的螺纹配合连接。所述装置左端通过拧紧并施加预紧力单边螺栓压紧力传感器,以固定力传感器、限位片和环形套筒外壳,使得三者达到无缝连接的状态。所述装置右端也是通过拧紧并施加预紧力单边螺栓来压紧限位法兰与环形套筒外壳,使得两者固定为一体。

在本实用新型中,活塞轴系统的主动活塞与从动活塞通过传动机构相对运动并使从动活塞进行伸缩。主动活塞与从动活塞的相对运动能够增加测量行程,解决测力传感器装置与带测试机构试件之间距离短,行动不自由的问题。

在本实用新型中,主动活塞的后部与从动活塞的凹槽配合且螺纹连接,即活塞轴系统的主动活塞与从动活塞的传动机构为螺纹传动。通过拧动主动活塞的前部,使得主动活塞与从动活塞通过螺纹传动机构进行相反或者相向运动,进而调节从动活塞的前后距离,伸缩的调节范围为±20-80mm,优选为±30-60mm。

在本实用新型中,芯轴穿过活塞轴系统的主动活塞轴心,且能接触从动活塞的凹槽底部。芯轴前部与主动活塞通过螺纹连接,且部分露出主动活塞外侧。螺纹长度约占芯轴总长度1/4-1/2,优选为1/3。通过单边拧紧芯轴的方式,消除活塞轴系统主动活塞与从动活塞之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,活塞轴系统与环形套筒之间设置有环形滑块。环形聚四氟乙烯滑块为一种消除摩擦力的材料,其内表面可涂有黄油等用于消除摩擦力的润滑介质。

在本实用新型中,水平测力传感器与环形套筒之间设置有环形限位片。通过调节测力传感器压紧件,使得水平测力传感器与环形限位片贴紧,环形限位片通过安装贴紧活塞轴系统的主动活塞,且环形限位片也限制了聚四氟乙烯滑块的活动,达到了水平测力传感器、限位片和活塞三者紧密贴合的效果,进而消除活塞和力传感器之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,传感器压紧件为带把手螺母,与活塞轴系统的主动活塞螺纹连接。通过带把手的螺母可以通过转动把手来拧紧螺母,使得水平测力传感器与限位片贴紧,消除活塞和水平测力传感器之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,环形套筒的一端与环形限位片、水平测力传感器螺纹连接,另一端与限位法兰螺纹连接。

在本实用新型中,主动活塞的前部具有与后部螺纹纹路相反的螺纹,即主动活塞两端具有正反螺纹。优选主动活塞的前部螺纹上配合有正六角形凸块。通过拧活塞轴系统主动活塞前部的正六角形凸块,使得凸形轴和凹形轴相反运动或是相向运动。

在本实用新型中,活塞轴系统的从动活塞的后部连接有支座,通过支座固定传感器装置。出于设备稳定性考虑,试件需按照距框架柱边270mm设计,两边均有支座连接。

在本实用新型中,先调整活塞轴系统的行程,再通过转动带把手的螺母来拧紧螺母,继而带动使得水平测力力传感器与限位片贴紧,环形限位片通过安装已经贴紧主动活塞,且限位片限制了聚四氟乙烯滑块的活动,继而达到水平测力传感器、环形限位片和主动活塞三者贴合紧密的效果,即消除主动活塞和水平测力传感器之间的螺纹间隙。满足测试条件后,在试件受力作用时,单边拧紧芯轴,使得芯轴的内侧端部顶紧凹形从动活塞,进而使得凸形主动活塞和凹形从动活塞之间螺纹相互贴紧挤压,继而消除主动活塞与从动活塞之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,芯轴或者活塞轴系统的主动活塞与从动活塞的“前部”、“中部”、“后部”是从芯轴到主动活塞、再到从动活塞的方向上进行区分说明,也可以替换成“前端”、“中端”、“后端”。

在本实用新型中,对水平测力传感器没有特殊要求,可以是应变式水平测力传感器,也可以是压磁式水平测力传感器,在使用时,调整各部件后,可伸缩无间隙的水平测力传感器装置通过支座固定在待测定的部件上,待测力部件的受力情况通过从动活塞和主动活塞传给水平测力传感器,从而通过水平测力传感器准确测定待测定部件上的受力情况。

本实用新型未说明的部件和装置为本领域常见的部件和装置。

与现有技术相比,本实用新型具备以下优势:

(1)在传统的测力传感器中,固定传感器装置的铰支座往往无法实现自由的伸长和缩短,在一定程度也限制了水平测力传感器的适用范围。本实用新型具体应用活塞轴系统设置的纹路相反的螺纹,使得凸形主动活塞和凹形从动活塞之间相反运动或是相向运动,进而调节活动铰的前后距离,解决现有技术中无法调节测量行程的问题。

(2)在大多数通过活塞运动来实现伸缩调节的测力传感器装置中,由于装置构件之间螺纹间隙的存在,导致了传感器测量值失真,进而导致测量的作用力值有误差,对于结构试验结构分析造成了很大的干扰。本实用新型可以通过单边拧紧芯轴的方式,消除活塞与活塞之间的螺纹间隙。通过设备自身便捷的调节功能,合理的避免了类似螺纹间隙的影响。

(3)本实用新型通过拧紧带把手的螺母,使得水平测力传感器与限位片贴紧,限位片通过之前的调节已经和活塞贴紧,这样水平测力传感器、限位片和活塞三者贴合紧密,进而消除活塞和力传感器之间的螺纹间隙。

(4)本实用新型通过芯轴或带把手的螺母的调节功能,无论在试件受力状态为受拉或是受压都能避免活塞与活塞之间或活塞和力传感器之间的螺纹间隙对试验测试数据的影响。

(5)本实用新型提出的环形聚四氟乙烯滑块,其内表面可涂有黄油等用于消除摩擦力的润滑介质,是一种消除摩擦力的材料。消除摩擦力的影响,不仅利于活塞的相对运动,而且可以消除摩擦力对于水平测力传感器测力的影响,也在一定程度上提高测试的精度。

附图说明

图1为本实用新型装置整体三维示意图;图2为本实用新型水平测力传感器装置内部剖面示意图;

图3为本实用新型水平测力传感器装置正视示意图;

图4为本实用新型设有支撑支座和基座的水平测力传感器装置内部剖面示意图;

图5为本实用新型设有支撑支座和基座的水平测力传感器装置正视示意图;

图6为水平测力传感器装置俯视示意图。

附图标记:1:活塞轴系统;101:主动活塞;101a:主动活塞的前部;101b:主动活塞的后部;102从动活塞;102a:从动活塞的前部;102b:从动活塞的后部;2:芯轴;3:传感器压紧件;4:水平测力传感器;5:环形套筒;6:限位法兰;7环形滑块;8:环形限位片;9:支座;10支承底座;11:基座。

具体实施方式

结合图1-6,根据本实用新型提供的实施方案,提供一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置。

一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置,该装置包括:具有主动活塞101和从动活塞102的活塞轴系统1,其中主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a连接,主动活塞101驱动从动活塞102,设置在活塞轴系统1轴心上的芯轴2,其中芯轴2穿过主动活塞101并从主动活塞101的前部101a伸出,环形套筒5,其中主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a置于环形套筒5内,主动活塞101的前部101a从环形套筒5的前端伸出,从动活塞102的后部102b从环形套筒5的后端伸出,水平测力传感器4,其中水平测力传感器4设置在环形套筒5的前端,主动活塞101的前部101a穿过水平测力传感器4,与从动活塞102的后部102b连接的支座9。所述的活塞轴系统1的主动活塞101与从动活塞102通过传动机构相对运动并使从动活塞102进行伸缩。主动活塞与从动活塞的相对运动能够增加测量行程,解决测力传感器装置与带测试机构试件之间距离短,行动不自由的问题。

优选的是,该装置还包括传感器压紧件3。其中传感器压紧件3与水平测力传感器4连接。

优选的是,该装置还包括限位法兰6。其中环形套筒5的后端设有限位法兰6,从动活塞102的后部102b穿过限位法兰6。

在本实用新型中,所述活塞轴系统1的主动活塞101为凸形轴。主动活塞101的横截面为“十”字。主动活塞101的中部具有环形凸起,环形凸起位于环形套筒5内。从动活塞102为凹形轴,从动活塞102的前部具有同轴心的圆筒型凹槽。主动活塞101的后部101b与从动活塞102的凹槽配合。通过拧动主动活塞的前部,使得主动活塞与从动活塞通过螺纹传动机构进行相反或者相向运动,进而调节从动活塞的前后距离,伸缩的调节范围为±20-80mm,优选为±30-60mm。

优选的是,所述芯轴2穿过活塞轴系统1的主动活塞101轴心,且能接触从动活塞102的凹槽底部。所述的芯轴2前部与主动活塞2固定连接,优选为锁扣连接、螺纹连接,更优选为螺纹连接,且部分露出主动活塞102外侧。螺纹长度约占芯轴总长度1/4-1/2,优选为1/3。通过单边拧紧芯轴的方式,消除活塞轴系统主动活塞与活塞轴系统从动活塞之间的螺纹间隙。

优选的是,所述的活塞轴系统1与环形套筒5之间设置有环形滑块7。优选为环形聚四氟乙烯滑块。优选环形滑块内表面涂覆有润滑剂。优选为黄油。环形聚四氟乙烯滑块为一种消除摩擦力的材料,其内表面可涂有黄油等用于消除摩擦力的润滑介质。

优选的是,所述的水平测力传感器4与环形套筒5之间设置有环形限位片8。环形限位片8分别与水平测力传感器4、环形套筒5固定连接。通过调节测力传感器压紧件,使得水平测力传感器与环形限位片贴紧,环形限位片通过安装贴紧活塞轴系统的主动活塞,且环形限位片也限制了聚四氟乙烯滑块的活动,达到了水平测力传感器、限位片和活塞三者紧密贴合的效果,进而消除活塞和力传感器之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,所述主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a采用螺纹连接。优选的是,所述主动活塞101的前部101a外侧具有与其后部101b外侧螺纹纹路相反的螺纹,即主动活塞101的前部101a和后部101b具有正反螺纹。优选主动活塞101的前部101a的螺纹上配合有正六角形凸块。

优选的是,所述的传感器压紧件3为带把手螺母,与活塞轴系统1的主动活塞101螺纹连接。通过带把手的螺母可以通过转动把手来拧紧螺母,使得水平测力传感器与限位片贴紧,消除活塞和水平测力传感器之间的螺纹间隙。

在本实用新型中,水平测力传感器4与活塞轴系统1的主动活塞101间存在有间隙。

优选的是,环形套筒5的一端货前端与环形限位片8、水平测力传感器4螺纹连接,另一端或后端与限位法兰6螺纹连接。优选的是,环形滑块7设置在环形限位片8和限位法兰6之间。

优选的是,所述水平测力传感器4上沿圆周设置有2-20个螺栓孔及相配套的螺栓。优选4-18个螺栓。更优选为8-16个螺栓。螺栓穿过环形限位片8与环形套筒5上的螺纹配合连接。所述的限位法兰6上沿圆周设置有2-20个螺栓孔及相配套的螺栓。优选4-18个螺栓。更优选为8-16个螺栓。螺栓与环形套筒5上的螺纹配合连接。所述装置左端通过拧紧并施加预紧力单边螺栓压紧力传感器,以固定力传感器、限位片和环形套筒外壳,使得三者达到无缝连接的状态。所述装置右端也是通过拧紧并施加预紧力单边螺栓来压紧限位法兰与环形套筒外壳,使得两者固定为一体。

优选的是,所述主动活塞101的前部具有与后部螺纹纹路相反的螺纹,即主动活塞101两端具有正反螺纹。优选主动活塞101的前部螺纹上配合有正六角形凸块。通过拧活塞轴系统主动活塞前部的正六角形凸块,使得凸形轴和凹形轴相反运动或是相向运动。

在本实用新型中,活塞轴系统1的从动活塞102的后部102b与支座9通过铰接的方式连接。通过支座固定传感器装置。出于设备稳定性考虑,试件需按照距框架柱边270mm设计,两边均有支座连接。

优选的是,所述水平测力传感器安装在支承底座10上,即环形套筒5与位于环形套筒5下方的支承底座10相连接;支承底座10下方连接有基座11,其中支承底座10包括了支承板和肋板,基座11包括了框架柱、横竖加劲肋和框架斜撑。水平测力传感器装置与支承底座固定连接在一起,支承底座与基座通过在预留螺栓定位孔处安装螺栓进行固定,基座与地基基础也通过在预留螺栓定位孔处安装螺栓进行固定。

在本实用新型中,先调整活塞轴系统的行程,再通过转动带把手的螺母来拧紧螺母,继而带动使得水平测力力传感器与限位片贴紧,环形限位片通过安装已经贴紧主动活塞,且限位片限制了聚四氟乙烯滑块的活动,继而达到水平测力传感器、环形限位片和主动活塞三者贴合紧密的效果,即消除主动活塞和水平测力传感器之间的螺纹间隙。满足测试条件后,在试件受力作用时,单边拧紧芯轴,使得芯轴的内侧端部顶紧凹形从动活塞,进而使得凸形主动活塞和凹形从动活塞之间螺纹相互贴紧挤压,继而消除主动活塞与从动活塞之间的螺纹间隙。

实施例1

如图1-6所示,一种可伸缩无间隙的水平测力传感器装置,该装置包括:具有主动活塞101和从动活塞102的活塞轴系统1,其中主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a连接,主动活塞101驱动从动活塞102,设置在活塞轴系统1轴心上的芯轴2,其中芯轴2穿过主动活塞101并从主动活塞101的前部101a伸出,环形套筒5,其中主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a置于环形套筒5内,主动活塞101的前部101a从环形套筒5的前端伸出,从动活塞102的后部102b从环形套筒5的后端伸出,水平测力传感器4,其中水平测力传感器4设置在环形套筒5的前部,主动活塞101的前部101a穿过水平测力传感器4,与从动活塞102的后部102b连接的支座9。所述活塞轴系统1的主动活塞101为凸形轴。主动活塞101的横截面为“十”字。主动活塞101的中部具有环形凸起,环形凸起位于环形套筒5内。从动活塞102为凹形轴,从动活塞102的前部具有同轴心的圆筒型凹槽。主动活塞101的后部101b与从动活塞102的凹槽配合。所述的水平测力传感器4与环形套筒5之间设置有环形限位片8。环形限位片8分别与水平测力传感器4、环形套筒5连接。所述主动活塞101的后部101b与从动活塞102的前部102a采用螺纹连接。所述主动活塞101的前部101a外侧具有与其后部101b外侧螺纹纹路相反的螺纹,即主动活塞101的前部101a和后部101b具有正反螺纹。主动活塞101的前部101a的螺纹上配合有正六角形凸块。所述的芯轴2穿过活塞轴系统1的主动活塞101轴心,且与从动活塞102的凹槽底部接触。芯轴2与主动活塞101采用螺纹连接。所述的传感器压紧件3为带把手螺母。传感器压紧件3与活塞轴系统1的主动活塞101通过螺纹连接。水平测力传感器4与活塞轴系统1的主动活塞101间存在有间隙。环形套筒5的一端或前端与环形限位片8、水平测力传感器4通过螺栓连接。环形套筒5的另一端或后端与限位法兰6通过螺栓连接。活塞轴系统1的从动活塞102的后部102b与支座9通过铰接的方式连接。

实施例2

重复实施例1,只是该装置还包括传感器压紧件3。传感器压紧件3与水平测力传感器4连接。该装置还包括限位法兰6。环形套筒5的后端设有限位法兰6,从动活塞102的后部102b穿过限位法兰6。

实施例3

重复实施例2,只是所述的活塞轴系统1与环形套筒5之间设置有环形滑块7。环形滑块7为环形聚四氟乙烯滑块。环形滑块内表面涂覆有黄油。环形滑块7设置在环形限位片8和限位法兰6之间。

实施例4

重复实施例3,只是所述水平测力传感器安装在支承底座10上,即环形套筒5与位于环形套筒5下方的支承底座10相连接。支承底座10下方连接有基座11。支承底座10包括了支承板和肋板,基座11包括了框架柱、横竖加劲肋和框架斜撑。

实施例5

重复实施例4,只是水平测力传感器4上沿圆周设置有4个螺栓孔及相配套的螺栓,螺栓穿过环形限位片8与环形套筒5上的螺纹配合连接。限位法兰6上沿圆周设置有4个螺栓孔及相配套的螺栓,螺栓与环形套筒5上的螺纹配合连接。

实施例6

重复实施例4,只是水平测力传感器4上沿圆周设置有8个螺栓孔及相配套的螺栓,螺栓穿过环形限位片8与环形套筒5上的螺纹配合连接。限位法兰6上沿圆周设置有8个螺栓孔及相配套的螺栓,螺栓与环形套筒5上的螺纹配合连接。

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