理解各个术语之间如何关联的最好的方法是考虑哪些负载可以发生,以及如何对它们进行分类。在应用中,除此处所示的机械载荷外,还应考虑其他载荷,例如由温度或其他环境影响而产生的载荷。然而,在大多数情况下,这是没有必要的,或者在有疑问的情况下,可以快速识别判断。无论我们谈论的是单轴还是多轴、静态还是动态、脉动还是交变负载,都应该采用一些测试标准来确保传感器的安全运行。
静态负载意味着传感器承受的负载不会随时间变化,也就是说,它是恒定的。另一方面,动态载荷意味着载荷随时间而变化,也就是说,它不是恒定的。在许多应用中,静载荷涉及施加和移除载荷的过程。在达到静载荷之前,载荷会动态增加,当载荷被移除时,载荷会再次动态减少。通常,这些应用程序可以被认为是纯静态的,如有疑问的话,也可以将负载的施加和移除视为单独的动态负载情况。
动态载荷可进一步分为脉动载荷和交变载荷。这里的决定性因素是,在脉动负载下,负载方向不会发生逆转。这意味着,施加在传感器上的压向力或拉力,或是某个方向上的扭力,只有有时更强,有时较弱。另一方面,交变加载意味着拉力和压力或顺时针和逆时针扭矩交替变化。荷载的符号反转也说明了这一点。
区分这三个参数并不特别困难,然而必须确保传感器的安全使用。在额定量程内,传感器的技术指标都在保证范围内。对于超过额定量程且范围达到极限负载的负载,无法再保证其满足技术规格。但是,此范围内的负载仍然是允许的,如果不经常发生,则不会损坏传感器。当进一步将载荷增加到极限载荷和断裂载荷之间时,测量体变形会达到永久损坏的程度,传感器无法再用于进一步测量。超过破坏载荷极限的载荷将导致传感器断裂。需要注意的是,这些荷载范围仅适用于单轴和静荷载情况。
了解完不同类型的载荷、极限和标准后,下面就是如何估计应用中传感器的载荷的问题。以下过程已被证明是可行的:
每个载荷方向的最大载荷可从应用中出现的最大载荷以及几何布置(扭矩=力x杆臂)中得出。需要注意的是这些不仅作为一个绝对值,还包括符号。这项任务通常很耗时,尤其是对于复杂的设置和相互作用的力。然而,它是可靠评估的基础,因此是必要的。除最大荷载外,其他荷载也可能相关。尤其是当涉及不同类型的负载时。例如,如果最大负载为静态负载,但较小的负载为交变和动态负载,则必须对这两种情况进行调查分析。
通常,并非所有荷载都同时发生。可能存在两个力和一个力矩的常规情况,以及使用不同力开始和停止加载的状况。为了能够单独考虑这些情况,将它们细分为独立的负载情况并单独研究每个负载是有意义的。建议为此创建表格。
完成上述步骤后,在理想情况下,创建的表格仅包含各个荷载工况的正向结果。在这个表格中,不仅要注意OK(正常)或not OK(不正常),还要注意确切的结果。这样就很容易看出是否选择了不正确量程的传感器,或者所有结果是否一致。
选择和评估多分量传感器并非易事。如果你遵循这个循序渐进的过程,准备一个流程图,这个问题可以很容易地处理,得到一个可靠的结果。