剪切梁稱重傳感器的特點

  自從20世紀70年代初期，利用剪切應力產生的拉、壓成雙主應力的稱重傳 感器問世以來，以其全面克服傳統正應力稱重傳感器的固有缺點，而形成了一個新的發展潮流，每年都有多種結構類型的剪切式稱重傳感器面世。與傳統的圓柱式、圓筒式、圓環式、彎曲梁式結構的正應力稱重傳感器相比，剪切梁式稱重傳感器有如下特點： 

  （1）剪切梁彈性元件的應變區無面積效應和泊松效應影響，受載時截面積無變化，固有線性好； 

  （2）剪力沿應變梁的長度方向為一常量，因此稱重傳感器輸出對載荷作用點變化不敏感； 

  （3）應變梁為一受彎曲應力作用的彈性元件，中性軸處的應力單元為純剪切狀態，拉、壓成雙的主應變絕對值基本相等，惠斯通電橋的非線性誤差??； 

  （4）外形低，穩定性好，加之采用測量正、負應變的電阻應變計對稱的組成惠斯通全橋電路，抗偏心和側向載荷能力強； 

  （5）當剪切應變梁同時承受拉伸和壓縮載荷時，稱重傳感器靈敏度一致性 2 好，可用作“拉壓型”稱重傳感器； 

  （6）剪切應變梁為雙端固支梁，載荷引入點和兩個支撐點自成平衡力系，不需要強行維持力矩平衡，邊界支撐設計大為簡化； 

  （7）在剪切應變梁兩側的載荷引入點和兩個支撐點之間，對稱加工出四個盲孔就形成了工字形截面剪切梁，其技術與應用性能更理想； 

  （8）采用鋼球與球碗接觸引入載荷，使得稱重傳感器只感受垂直方向的軸向載荷而不感受橫向載荷和橫向扭矩，保證了稱量準確度。 

  剪切梁稱重傳感器的彈性元件，按照粱應變區的截面形狀不同，分為正方形截面、矩形截面、工字形截面、圓截工字形截面、矩形空心截面和圓形空心截面等多種結構形式，其額定載荷多為 0.5～50t。 

  在選擇稱重傳感器彈性元件結構時，其固有線性至關重要。引起非線性誤差的主要因素是彈性元件、電阻應變計和惠斯通電橋電路，較小的因素是制造工藝。電阻應變計只要選擇合理其非線性誤差通常是很小的；惠斯通電橋電路的非線性誤差，取決于工作橋臂的組成與連接方式、各電阻應變計的應變值；彈性元件的非線性起決定性作用是彈性元件及應變區結構，這些是設計者必須認真考慮的問題。其非線性誤差可能來自： 

  （1）應變區的面積效應影響； 

  （2）變形大，應變程度高； 

  （3）泊松比效應導致載荷與應力（P－σ ）關系的非線性； 

  （4）邊界條件和密封膜片的載荷分路作用； 

  （5）彈性元件材料特性的非線性，即應力應變并非完全線性關系。 

  這些因素在確定彈性元件結構及邊界條件、選擇金屬材料及熱處理規范、確定電阻應變計結構尺寸及工作特性時都應認真考慮，實施優化組合。