Wywierć dwa otwory i przytnij gwinty, przygotuj powierzchnię, umieść czujnik tensometryczny i dokręć obie śruby do uzyskania określonego momentu, następnie ustaw punkt zerowy – teraz można rozpocząć pomiar tensometryczny.
Gdyby to było takie proste! Oczywiście opisana powyżej procedura pomiaru siły za pomocą czujnika tensometrycznego jest skuteczna: Działające odkształcenie jest mierzone po zamontowaniu śrubami. Jednakże sensowność pomiaru w wybranym miejscu to kolejne pytanie. Oczywiście, że w niektórych zastosowaniach, takich jak wsporniki silosu, wybór punktu pomiarowego jest prosty. W innych zastosowaniach, takich jak kruszarki udarowe, natychmiastowe oznaczenie punktu pomiarowego jest trudniejsze.
Czujniki tensometryczne: krótki wstęp
Na początku, żeby podsumować, krótkie wyjaśnienie terminu: Czujniki tensometryczne nazywane są także przetwornikami tensometrycznymi i stanowią specjalny typ czujników siły. Ich montaż jest prosty i szybki, ponieważ są przykręcane do miejsca zastosowania z zewnątrz, nie wykonują jednak bezpośrednio pomiaru przepływu siły, lecz w sposób pośredni. Tym niemniej można także uzyskać wysoką dokładność.
Czujniki tensometryczne stosowane są, gdy odkształcenia spowodowane przez siły zewnętrzne muszą być wykrywane na występujących (najczęściej stałych) elementach. Jak wcześniej opisano, czujnik jest mocowany do części i odpowiednio regulowany, a następnie rozpoczyna pomiar. Odkształcenie zostaje przeniesione poprzez tarcie połączenia ze stałej części do czujnika transdukcyjnego. Takie czujniki mają różnorodne zastosowania – poniżej przedstawiono dwa z nich.
Przykład praktyczny 1: ważenie silosu z użyciem czujników tensometrycznych
Czujnik tensometryczny na podstawie zbiornika jako system ważący
Systemy ważenia silosów zwykle stosowane są do oznaczenia ilości materiału, jaki ma być przesypany z silosu do ciężarówki. Często także istotne jest stwierdzenie, ile materiału znajduje się w silosie w każdej chwili. Jeżeli takie systemy ważenia zostały zaplanowane na początku projektowania silosu, masę zawartości można oznaczać z dużą dokładnością. W tym celu belki tensometryczne i belki zginane można umieścić przy nogach silosu.
Lecz co zrobić, jeżeli zbiornik silosu już stoi, a system ważący lub poziomu napełnienia musi być zamontowany później? Uzupełnienie o belki tensometryczne i belki zginane do pomiaru siły może szybko okazać się bardzo drogie lub nawet niemożliwe.
Można w ramach modernizacji przymocować do silosów lub zbiorników czujniki tensometryczne. Przyrządy pomiarowe można po prostu przykręcić do podpór, podczas gdy czujniki tensometryczne – jak opisano – przeznaczone są do zastosowań, w których mierzone jest odkształcenie spowodowane przez siły zewnętrzne działające na istniejący element. Jeżeli znane jest odkształcenie kolumn, łatwo obliczyć poziom napełnienia silosu.
Przykład praktyczny 2: zastosowanie czujników tensometrycznych do kruszarek udarowych
Innym przykładem zastosowania czujników tensometrycznych jest użycie do kruszarek udarowych. Kruszarki udarowe są stosowane do kruszenia materiału takiego jak kamienie, które rozbijają (poprzez kruszenie udarowe) na co raz mniejsze części. W rezultacie występują skoki naprężenia, które z kolei powodują odkształcenie materiału zbiornika lub maszyny. Powstałe naprężenia można wykryć przy użyciu czujnika tensometrycznego. Jeżeli naprężenie staje się za duże, na przykład gdy w trzpieniu zostanie uwięziony kamień, system zostanie automatycznie wyłączony.
Ponownie kruszarka udarowa nie wymaga zmiany konstrukcji, wystarczy przykręcić na dobrym miejscu czujnik do wykrywania występujących naprężeń. W większości przypadków miejsce najlepszego umieszczenia czujnika jest oznaczone według obliczenia FE (tak, że naprężenia pozostają w określonych limitach).
Metoda obliczeniowa „metoda elementów skończonych” dzieli ciała stałe na dużą liczbę małych części (skończoną liczbę elementów, które nie są nieskończenie małe) do zbadania siły odkształcenia. Zachowanie poszczególnych elementów jest łatwiejsze podczas obliczeń od całego kompleksowego elementu. Podstawą obliczeń jest rozwiązanie wielu równań różniczkowych.
Wnioski
Podsumowując można stwierdzić, że w razie planowanego wykonania projektu od początku, istnieją dokładniejsze techniki pomiarowe od czujnika tensometrycznego, który mierzy jedynie przepływ siły, do tego w pośredni sposób. Jednakże gdy system już istnieje, przetwornik tensometryczny stanowi oszczędną alternatywę, która nadal zapewnia wiarygodne wartości pomiarów. W samej aplikacji czujnik jest szybko integrowany i jest odpowiedni zarówno w przypadku zadań statycznych, jak i dynamicznych. Ponadto czujniki charakteryzują się wysoką odpornością na uderzenia i drgania oraz długookresową stabilnością. Sygnał wyjściowy może być dostarczany jako 4-20 mA, 0-10 V, CAN lub CANopen.
Uwaga
Informacje na temat naszego uniwersalnego, wszechstronnego tensometru model F9302 , jak również belki tensometrycznej model F3831 i czujnika siły nacisku model F3833 można znaleźć na stronie WIKA.