一种轮压测试传感器结构的制作方法

1.本发明涉及检测设备技术领域，具体为一种轮压测试传感器结构。


背景技术：

2.某些大型特种设备在设计或者生产过程中需要检测轮压，若轮压较低则容易发生侧翻事故，例如：常在码头使用的用于进行物品搬运的起重设备，若在设计时，轮压过低，在使用时风险较大，而市面上的轮压测试方法多种多样，大部分的轮压测试方法其误差均较大，专利公开号为：cn109323741a，名称为：一种起重机的轮压测试方法，其公开了一种轮压测试装置，具体的，其在垫块上设置轮辐式传感器，通过车轮碾压轮辐式传感器来测试轮压，此种测试方法使得车轮与轮辐式传感器之间形成的接触为碰撞式接触(即在测试过程中，车轮碾压过轮辐式传感器时，轮辐式传感器接受到的力陡增陡减)，会增加测试误差，为此提出一种轮压测试传感器结构。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种轮压测试传感器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轮压测试传感器结构，包括：垫块组件和弹性组件；所述垫块组件设有开口位于其第一面上的放置槽，所述第一面为垫块组件与车轮的接触面；所述弹性组件架设于所述放置槽中，并且弹性组件的中部悬空并形成有与所述放置槽底壁相对的悬空面，所述悬空面上设置有电阻应变片；所述弹性组件上与悬空面相对的面为承载面，所述承载面沿第一方向上的长度能够完全承载所述车轮，所述第一方向平行于车轮的前进方向。
5.本技术方案中优选的，所述垫块组件包括：承载部，所述承载部呈长条状，且放置槽设置于承载部上；所述承载部的顶面与承载面沿第二方向上的高度相等，所述第二方向垂直于第一方向，且第二方向与承载面垂直。
6.本技术方案中优选的，所述放置槽沿第三方向的两侧形成有台阶，所述弹性组件的两端分别搭设于所述的台阶上，所述弹性组件与顶面相对的底面设置有突出的凸起部，所述电阻应变片设置在凸起部上，并且所述电阻应变片设置有多条，每一条所述的电阻应变片均平行于第一方向，所述第三方向分别垂直于第一方向和第二方向。
7.本技术方案中优选的，所述承载部沿第一方向的两端均设置有过渡结构，每一个所述过渡结构沿第一方向，由第一端指向第二端，其高度逐渐递增，其中过渡结构的第一端远离承载部，其第二端靠近承载部。
8.本技术方案中优选的，所述过渡结构包括：弧度部和倾斜部，所述弧度部、倾斜部和承载部为一体成型结构；所述弧度部沿第二方向上的顶面为弧形面，所述倾斜部沿第二方向上的顶面为倾斜面，所述承载部沿第二方向上的顶面为水平面，所述弧形面分别与倾斜面和水平面相切。
9.本技术方案中优选的，所述垫块组件和弹性组件之间还设置有限位结构，所述限位结构能够防止垫块组件和弹性组件之间产生沿第一方向上的相对位移。
10.本技术方案中优选的，所述限位结构包括：限位部，所述限位部设置于弹性组件的第一端；开设于其中一个台阶上的限位槽，所述限位槽与限位部相适配；所述限位部呈圆柱状结构，所述限位部的轴心线沿第三方向延伸。
11.本技术方案中优选的，所述弹性组件的第二端形成有延伸部，所述延伸部与限位槽之间形成有沿第一方向上的测量间隙。
12.本技术方案中优选的，所述延伸部和限位部沿第一方向上的长度相等，且延伸部与弹性组件的悬空部分沿第一方向上的长度比值为1:6至1:2。
13.本技术方案中优选的，所述垫块组件位于放置槽上平行于第一方向上的两侧开设有承载凹槽，所述承载凹槽底面的最高高度低于弹性组件顶面的高度，且所述承载凹槽沿第一方向上的长度覆盖电阻应变片。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.该轮压测试传感器结构，通过弹性组件架桥式的设计，使得在车轮碾压过测试传感器进行测试时，其测试曲线呈平稳缓慢上升和下降的抛物线，其区别于碰撞式测试所产生受力陡增和陡降式数据，其测试数据精准度更优，并且通过架桥式设计，保证车轮压力能够全部加载于弹性组件之上，测试更加精准。
16.通过倾斜部和弧度部的设计使得车轮能够沿着倾斜面和弧度面平稳的行驶至测试传感器的正上方完成测试，弧度部顶面的圆弧形设计减轻车轮行驶过程中对测试传感器造成的冲击，提高测量精度。
17.通过限位结构的设计，能够相对的固定弹性组件，保证弹性组件在车轮行驶过程中不会产生左右移动(即沿第一方向上与垫块组件的相对位移)，并且独立的弹性组件设计，使得其形成特殊的悬臂结构，保证了弹性组件的线性度，提高了压力测量精度。
18.通过弹性组件底部的多个电阻应变片，在测试时可以活动多个检测数据，通过多个检测数据能够互相的进行验证和比对后，再将测量应变换算成车轮轮压，保证其检测结果更加精准和可靠。
19.通过弹性组件的简支梁式设计，结合测量间隙，使得弹性组件在被轮压时能够有部分伸长空间，进而减小因弹性组件两端与垫块组件相抵触而对检测结果造成的影响。
附图说明
20.图1为利用本发明提供的轮压测试传感器结构进行测试的示意图；
21.图2为本发明的立体图；
22.图3为本发明的剖视图；
23.图4为本发明所提出的垫块组件的立体图；
24.图5为本发明所提出的垫块组件的剖视图；
25.图6为本发明所提出的弹性组件的立体图；
26.图7为本发明所提出的弹性组件的仰视图；
27.图8为本发明所提出的弹性组件的侧视图。
28.图中：1、轨道；2、测试传感器；21、垫块组件；211、承载部；212、弧度部；213、倾斜
部；214、限位槽；215、承载凹槽；216、弧形面；217、倾斜面；22、放置槽；23、弹性组件；231、凸起部；232、延伸部；233、限位部；24、测量间隙；25、电阻应变片；3、车轮。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
32.应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
33.如图2所示，本发明提供一种技术方案：一种轮压测试传感器结构，其包括：垫块组件21和弹性组件23，垫块组件21上开设有开口位于第一面的放置槽22，第一面为垫块组件21与车轮3的接触面，弹性组件23架设于放置槽22中，并且弹性组件23的中部悬空并形成有与放置槽22底壁相对的悬空面，悬空面上设置有电阻应变片25，弹性组件23上与悬空面相对的面为承载面，承载面沿第一方向上的长度能够完全承载车轮3，承载面的主要作用是，在进行检测时用于承载车轮3，作为优选的，电阻应变片25设置有多条，并且多条电阻应变片25沿第三方向排列，并且每一条电阻应变片25均与第一方向平行，其中第一方向平行于车轮3的前进方向，第三方向与第一方向垂直，且第三方向与承载面平行。
34.在理解本发明所提供的轮压测试传感器结构之前，需要清楚的是，如图1所示，本发明提供的测试传感器2在使用前需要将其固定在轨道1上，在测试特种设备上车轮3的轮压时，只需要控制特种设备通过车轮3沿着轨道1碾过测试传感器结构2即可，其测试的原理是，弹性组件23是在不同的压力作用下能够产生不同的应变，而电阻应变片25是能够将应变变化转换成为电阻变化，进而能够通过电阻应变片25上的电阻变化计算得出车轮3的轮压，本发明将弹性组件23设计成架桥式的，使得其中部能够悬空，电阻应变片25设置在弹性组件23的悬空面上，因此当车轮3碾压到弹性组件23时，弹性组件23开始变形而通过电阻应变片25能够检测到压力，此时车轮3向前前进时，弹性组件23受到的压力越来越大，当车轮3位于弹性组件23悬空部分的正上方时，所产生的轮压最大，同理，当车轮3经过弹性组件23悬空部分的正上方后，弹性组件23受到的压力逐渐减小，因此在使用此测试传感器2进行车轮3的轮压测试时，其得到的轮压力学曲线为抛物线，而抛物线的顶点压力即为车轮3的轮压，其区别于背景技术中的突变式测量，本发明轮压测试传感器结构的测量结果更加精准和稳定。
35.同时需要知道的是，在本发明中，如图7所示，电阻应变片25的个数为多个，优选
的，为四个，其主要目的是，通过多个电阻应变片25，在测试时能够获得多个车轮3的轮压检测数据，因此在后续的计算中，可以对多个车轮3的轮压检测数据进行智能化处理和比对，从而使得检测结果更加精准。
36.同时如图3、图6和图7所示，本发明提供了一种具体的架桥式结构，放置槽22沿第三方向的两侧形成有台阶，第三方向分别垂直于第一方向和第二方向，弹性组件23的两端分别搭设于的台阶上，弹性组件23与其顶面相对的底面设置有突出的凸起部231，电阻应变片25设置在凸起部231上，此种设计使得弹性组件23的两端厚度小于中间部分的厚度，并形成架桥，当然在本发明的另一个实施例中可以不在放置槽22内设置台阶，而是将弹性组件23设计呈桥梁状，使得其中间部分的厚度小于两端的厚度，则弹性组件23的中部仍然悬空，也能够达到测试目的。
37.需要知道的是，为了进一步的提升本发明中测试传感器2的测量精度，在垫块组件21和弹性组件23之间还设置有限位结构，限位结构能够防止垫块组件21和弹性组件23之间产生沿第一方向上的相对位移，从而防止在车轮3经过弹性组件23时，弹性组件23的位置发生变化，进而对检测结果产生影响，具体的，如图5和图6所示，限位结构包括：限位部233和限位槽214，限位部233设置于弹性组件23的第一端，限位槽214开设于放置槽22的底壁，限位槽214与限位部233相适配，在使用时，使得弹性组件23上的限位部233卡入垫块组件21上的限位槽214中，即可保证垫块组件21和弹性组件23之间无法产生第一方向上的相对位移，作为本发明的另一种实施例，限位部233呈圆柱状结构，限位部233的轴心线沿第三方向延伸，即如图3所示，在使用时弹性组件23能够以限位部233的轴心线为转轴进行转动，使得弹性组件23形成悬臂结构，进而在测试时，能够保证弹性组件23的线性度，提高测量精度。
38.需要清楚的是，在上述实施例的基础上，为了再进一步的提升本发明中测试传感器2的测量精度，如图2、图3和图6所示，弹性组件23的第二端形成有延伸部232，延伸部232与限位槽214之间形成有沿第一方向上的测量间隙24，从而在车轮3碾压过弹性组件23时，使得弹性组件23产生变形具有一定的伸长余量，防止弹性组件23沿第一方向的两端均与放置槽22产生抵触而影响检测结果。
39.为了防止上述测试传感器2测试出的轮压数据陡增或者陡减，需要保证延伸部232和限位部233沿第一方向(平行于车轮3的前进方向)上具有一定的长度，在具体的设计时，可以将延伸部232和限位部233的长度设计成不一致的，作为优选的设计，将延伸部232和限位部233沿第一方向上的长度设置成相等，且延伸部232与弹性组件23的悬空部分沿第一方向上的长度比值为1:2至1:6，其可以为1:2、1:3、1:4、1:5和1:6中的任意一个比值，也可以是上述相邻两个比值之间的任意比值。
40.同时为了在测试时，车轮3能够平稳的对弹性组件23进行碾压而不产生冲击，在设计时将垫块组件21的中部设计为呈长条状的承载部211，将放置槽22开设在承载部211上，如图4所示，承载部211的顶面(即与车轮3的接触面)与水平面平行(即承载部211的顶面平行于第一方向和第三方向，垂直于第二方向)，同时为了使得车轮3能够顺利到达承载部211的顶面碾压弹性组件23，且能够在碾压完弹性组件23后能够顺利驶离，在承载部211沿第一方向的两端均设置有过渡结构，过渡结构沿第一方向，由第一端指向第二端，其高度逐渐递增，其中过渡结构的第一端远离承载部211，其第二端靠近承载部211，则车轮3能够通过过渡结构驶入和驶离承载部211。
41.具体的，如图4和图5所示，为了防止车轮3在驶入和驶离承载部211时，对承载部211或者弹性组件23造成冲击，过渡结构包括：弧度部212和倾斜部213，弧度部212、倾斜部213和承载部211为一体成型结构，弧度部212的顶面为弧形面216(沿第二方向，即图5中的竖直方向)，倾斜部213沿的顶面为倾斜面217，承载部211的顶面为水平面，弧形面216分别与倾斜面217和水平面相切，当车轮3通过过渡结构驶入承载部211时，其首先通过倾斜部213上升，然后再经过弧度部212到达承载部211，由于弧度部212的顶面分别与倾斜部213和承载部211顶面相切，因此其面与面的接触处无任何台阶，从而能够使得车轮平稳到达承载部211的顶部不会产生任何冲击，车轮3通过过渡结构驶离承载部211时亦然。
42.需要清楚的是，由图5可知，弧度部212其横切面弧形边所形成的夹角为角a，倾斜部213其顶面与水平面所形成的夹角为角b，角a的角度越大则会弧度部212沿第一方向上的长度越长，则过渡时就越平稳，而角a的角度越小，则会导致弧度部212沿第一方向上的长度越短，则过渡效果就越差，角b的角度越大，则倾斜部213的顶面就越倾斜，其过渡效果就越差，角b的角度越小，则倾斜部213沿第一方向上的长度就越长，则过渡时就越平稳，因此为了合理的控制倾斜部213和弧度部212的过渡效果和长度，在设计时角a的范围为10-16
°
，其可以是10
°
、11
°
、12
°
、13
°
、14
°
、15
°
和16
°
中的任何一个度数，也可以是上述相邻度数之间的任意度数，角b的范围也为10-16
°
，其可以是10
°
、11
°
、12
°
、13
°
、14
°
、15
°
和16
°
中的任何一个度数，也可以是上述相邻度数之间的任意度数。
43.需要知道的是，在设计过程中，为了使得测试结果更加精准，可以将弹性组件23的顶面设计成沿第二方向略高于承载部211的顶面，这样在进行测试时，则车轮3不会与承载部211产生接触，使得测试结果更加精准，同时圆柱状的限位部233设计，能够减弱车轮3驶入弹性组件23时对其造成的冲击，当然，作为优选的实施例，在设计时，将弹性组件23的顶面设计成与承载部211的顶面相齐平，而为了减轻车轮3碾压到弹性组件23时，承载部211不会分担一定的压力，使得检测结果不准确，需要在垫块组件21位于放置槽22上平行于第一方向上的两侧(即承载部211的两侧)开设有承载凹槽215，承载凹槽215底面的最高高度低于弹性组件23顶面的高度，且承载凹槽215沿第一方向上的长度覆盖电阻应变片25。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。