| 品牌 | KYOWA/日本 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 道路/軌道/船舶,鋼鐵/金屬,航空航天,汽車及零部件,機(jī)械設(shè)備 |
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| 品牌 | KYOWA 共和 | 型號 | LC-200TE |
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| 測量形式 | 壓縮式載荷測量 | 量程 | 200kN |
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| 適用介質(zhì) | 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)機(jī)械載荷 | 工作溫區(qū) | -10℃~60℃ |
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| 輸出類型 | 應(yīng)變模擬信號輸出 | 安裝方式 | 端面承壓固定式安裝 |
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| 防護(hù)等級 | IP64 | 適配設(shè)備 | 應(yīng)變采集儀、工業(yè)測控系統(tǒng) |
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日本KYOWA共和高精度壓縮式載荷傳感器
日本KYOWA共和高精度壓縮式載荷傳感器
一、產(chǎn)品基礎(chǔ)概述
LC-200TE 壓縮式載荷傳感器，是 KYOWA 共和面向工業(yè)力學(xué)測量場景打造的承壓型檢測元件，依托成熟的箔式應(yīng)變傳感架構(gòu)搭建內(nèi)部檢測結(jié)構(gòu)，專門針對軸向壓縮受力開展數(shù)據(jù)采集工作。產(chǎn)品額定測量量程為 200kN，當(dāng)外部壓力垂直作用于承壓端面時(shí)，內(nèi)部彈性體產(chǎn)生微量形變，依附在彈性體表面的應(yīng)變元件同步改變電阻數(shù)值，經(jīng)由引線向外傳輸對應(yīng)電信號，外接測控設(shè)備即可把電信號換算成精準(zhǔn)的載荷、壓力數(shù)值。
該型號整體采用一體化金屬殼體加工成型，外殼選用高強(qiáng)度合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)、表面防銹處理，殼體可以抵御現(xiàn)場輕微磕碰、粉塵濺落、少量水汽侵蝕，適配車間、試驗(yàn)室、戶外簡易作業(yè)場地等不同使用環(huán)境。傳感器上下端面預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)化承壓區(qū)域與安裝孔位，操作人員借助普通螺栓即可完成固定裝配，不需要定制轉(zhuǎn)接工裝，能夠大幅縮減現(xiàn)場安裝耗費(fèi)的工時(shí)。
二、核心結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)
2.1 彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
彈性體是載荷轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)的核心部件，LC-200TE 選用熱處理后的合金鋼作為基材，通過精密銑削、磨削加工成型，預(yù)留專門的形變區(qū)域。外部載荷施加至上端承壓面后，受力會(huì)均勻傳導(dǎo)到形變區(qū)域，限定形變方向僅沿軸向伸展收縮，橫向偏移量被控制在極低范圍，以此降低側(cè)向力對最終測量結(jié)果造成的干擾。即便現(xiàn)場工況附帶少量側(cè)向分力，測量數(shù)據(jù)波動(dòng)幅度也會(huì)維持在可接受區(qū)間，拓展了設(shè)備可適配的工況范圍。
彈性體的厚度、開孔布局經(jīng)過多輪仿真驗(yàn)算，兼顧結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與形變靈敏度。量程上限 200kN 的前提下，彈性體可長期承受額定載荷反復(fù)施壓，金屬疲勞發(fā)展速度平緩，長期多次加載卸載后，測量零點(diǎn)漂移幅度較低，不需要頻繁開展零點(diǎn)校準(zhǔn)，可滿足長時(shí)間連續(xù)試驗(yàn)、常態(tài)化工業(yè)監(jiān)測的使用要求。
2.2 應(yīng)變采集單元配置
產(chǎn)品內(nèi)部搭載 KYOWA 自研箔式應(yīng)變片組成惠斯通測量橋路，應(yīng)變片依托專用粘接劑貼合在彈性體形變位置，粘接層厚度均勻，受力傳遞效率穩(wěn)定。當(dāng)彈性體產(chǎn)生微小形變，橋路內(nèi)電阻發(fā)生同步變化，輸出差分電壓信號；橋路內(nèi)部增設(shè)溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，可抵消環(huán)境溫度升降帶來的電阻偏移，在室溫波動(dòng)較大的車間、未配置恒溫設(shè)施的試驗(yàn)場地內(nèi)，依舊可以輸出穩(wěn)定的測量信號。
橋路布線采用屏蔽引線引出，外層屏蔽層可以隔絕周邊變頻器、電機(jī)、供電線纜產(chǎn)生的電磁干擾，降低信號雜波。長距離傳輸信號時(shí)，數(shù)據(jù)失真概率有所下降，可適配傳感器安置在測試工位、采集設(shè)備放置在中控操作臺(tái)的分體式布局，適配各類現(xiàn)場布線需求。
2.3 機(jī)械適配特性
產(chǎn)品承壓端面做精細(xì)研磨處理，表面平整度較高，搭配墊塊使用時(shí)受力分布均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中的情況，避免因受力不均縮短傳感器使用壽命。底部預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)安裝通孔，既可以直接固定在試驗(yàn)臺(tái)基座，也可以安裝在轉(zhuǎn)接板上適配非標(biāo)設(shè)備。傳感器整體體積偏小，可嵌入空間受限的工裝內(nèi)部，適配模具內(nèi)部受力檢測、小型壓裝機(jī)載荷監(jiān)測這類安裝空間有限的場景。
殼體接縫處填充密封材料，實(shí)現(xiàn) IP64 防護(hù)等級，可阻擋粉塵、飛濺水流侵入內(nèi)部結(jié)構(gòu)；普通車間沖洗、露天小雨環(huán)境下，無需額外加裝防護(hù)罩就可以正常工作；若處于高濕度、強(qiáng)噴淋的工況，僅需搭配簡易防護(hù)罩即可延長設(shè)備服役周期。
三、核心使用優(yōu)勢
3.1 測量精度表現(xiàn)優(yōu)異
依托成熟橋路設(shè)計(jì)與精密機(jī)械加工，該款傳感器非線性誤差、滯后誤差都控制在較低水平，單次加載、卸載得到的數(shù)據(jù)重合度較高，重復(fù)開展多次相同載荷測試，采集得到的數(shù)值偏差很小。在材料力學(xué)試驗(yàn)、零部件承壓強(qiáng)度核驗(yàn)這類對數(shù)據(jù)一致性要求較高的場景中，采集得到的數(shù)據(jù)可以直接用作試驗(yàn)分析依據(jù)，減少多次復(fù)測的工作量。
傳感器靈敏度指標(biāo)穩(wěn)定，小幅載荷變化也可以轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的電信號，既可以測量接近滿量程的大壓力，也能夠捕捉小幅度載荷波動(dòng)，兼顧大范圍承壓檢測與細(xì)微受力觀測兩類需求，單款設(shè)備即可覆蓋同一項(xiàng)目內(nèi)不同階段的測試工作。
3.2 環(huán)境適應(yīng)范圍廣
標(biāo)準(zhǔn)工作溫度區(qū)間覆蓋 - 10℃至 60℃，北方冬季無供暖試驗(yàn)室、夏季高溫廠房都可以直接部署使用；橋路自帶的溫度補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，可降低晝夜溫差帶來的數(shù)據(jù)偏移，減少操作人員溫度校準(zhǔn)的頻次。外殼耐銹蝕性能良好，普通工業(yè)環(huán)境內(nèi)空氣中微量酸堿粉塵不會(huì)快速腐蝕殼體，降低日常維護(hù)除銹的工作量。
針對振動(dòng)較強(qiáng)的工位，傳感器內(nèi)部應(yīng)變元件、引線都做加固處理，設(shè)備跟隨工裝小幅振動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)引線脫落、應(yīng)變片脫膠的故障，能夠適配沖壓設(shè)備、疲勞試驗(yàn)機(jī)這類伴隨持續(xù)振動(dòng)的測試場景。
3.3 對接兼容性較強(qiáng)
LC-200TE 采用通用應(yīng)變信號輸出格式，能夠直接適配 KYOWA 旗下各類動(dòng)態(tài)、靜態(tài)應(yīng)變采集儀，也可以對接市面多數(shù)第三方應(yīng)變測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄儀。采購方原有測控設(shè)備不需要大規(guī)模改造，僅通過匹配接線方式就可以接入這款傳感器，降低更換、新增檢測元件的配套設(shè)備投入。
產(chǎn)品配套參數(shù)文檔標(biāo)注靈敏度、橋路電阻、接線定義等基礎(chǔ)參數(shù)，技術(shù)人員參照文檔就可以完成接線、標(biāo)定操作，不需要廠家技術(shù)人員常駐現(xiàn)場調(diào)試，降低項(xiàng)目落地的人力成本。
3.4 長期運(yùn)行成本偏低
彈性體抗疲勞性能較好，合規(guī)使用前提下，可完成數(shù)萬次加載測試；日常僅需要定期清理承壓端面雜物、檢查引線外皮磨損狀態(tài)，不需要頻繁更換內(nèi)部元器件。傳感器零點(diǎn)漂移速率平緩，兩次校準(zhǔn)之間可間隔較長周期，縮減標(biāo)定需要耗費(fèi)的人工與設(shè)備資源。單臺(tái)傳感器可適配多個(gè)試驗(yàn)工裝輪換使用，設(shè)備利用率較高，能夠攤薄單項(xiàng)目的檢測硬件投入。
四、主流應(yīng)用場景
4.1 材料力學(xué)試驗(yàn)室檢測
高校、企業(yè)研發(fā)試驗(yàn)室開展金屬、橡膠、復(fù)合材料的壓縮性能測試時(shí)，可將 LC-200TE 安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭位置，采集試樣受壓過程中的載荷數(shù)據(jù)，配合位移傳感器繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線，用來判定材料抗壓強(qiáng)度、屈服極限等基礎(chǔ)力學(xué)參數(shù)。建材廠商檢測磚塊、混凝土試塊承壓性能，橡塑企業(yè)測試緩沖材料受壓形變特性，都可以選用這款傳感器獲取基礎(chǔ)載荷數(shù)據(jù)，為材料配方優(yōu)化、工藝調(diào)整提供實(shí)測依據(jù)。
4.2 工業(yè)壓機(jī)、工裝設(shè)備載荷監(jiān)測
液壓壓裝機(jī)、軸承壓入設(shè)備、粉末成型壓機(jī)作業(yè)過程中，把傳感器安置在壓頭與工件中間，實(shí)時(shí)監(jiān)測壓合過程的壓力數(shù)值；一旦載荷超出工藝設(shè)定閾值，測控系統(tǒng)就可以觸發(fā)停機(jī)動(dòng)作，規(guī)避壓力過大壓壞工件、工裝的問題。汽車零部件裝配、五金件沖壓成型、粉末冶金壓制成型生產(chǎn)線，均可加裝該傳感器搭建壓力管控環(huán)節(jié)，穩(wěn)定產(chǎn)品成型質(zhì)量，減少批量報(bào)廢情況。
4.3 橋梁、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承壓測試
基建項(xiàng)目驗(yàn)收階段，技術(shù)人員會(huì)對鋼結(jié)構(gòu)支座、橋梁承壓墊塊、建筑支撐鋼柱開展靜載承壓試驗(yàn)，將傳感器布置在構(gòu)件承壓點(diǎn)位，逐級施加配重荷載，記錄不同荷載下構(gòu)件受力變化，核驗(yàn)構(gòu)件承載能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。老舊橋梁定期安全排查時(shí)，也可借助該設(shè)備做承壓檢測，采集的數(shù)據(jù)用來評估結(jié)構(gòu)損耗程度，輔助運(yùn)維人員制定修繕計(jì)劃。
4.4 起重、倉儲(chǔ)設(shè)備載重監(jiān)測
倉儲(chǔ)堆垛機(jī)、小型起重吊具的承壓點(diǎn)位安裝該傳感器，可監(jiān)測支撐結(jié)構(gòu)承受的壓力，當(dāng)裝載貨物重量超出安全上限，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號，規(guī)避超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)彎折、傾覆隱患。物流行業(yè)定制卸貨工裝、集裝箱支撐底座檢測環(huán)節(jié)，同樣可以借助該傳感器采集載荷數(shù)據(jù)，校驗(yàn)工裝承載上限，保障裝卸作業(yè)安全。
4.5 模具、夾具受力核驗(yàn)
注塑模具、沖壓模具試模階段，型腔會(huì)承受較大合模壓力，在模具承壓基座加裝 LC-200TE，就可以測得實(shí)際合模壓力，用來調(diào)整液壓設(shè)備輸出參數(shù)，避免壓力不足造成產(chǎn)品成型缺陷、壓力過高導(dǎo)致模具開裂。各類機(jī)加工專用夾具，夾緊力校驗(yàn)工作也可使用這款傳感器，確定適配工件材質(zhì)的夾緊力區(qū)間，降低工件夾傷、松脫的概率。
五、安裝與日常使用注意事項(xiàng)
5.1 安裝操作要點(diǎn)
裝配時(shí)要保證載荷垂直落在承壓端面，盡量規(guī)避側(cè)向力直接沖擊傳感器端面；如果工況存在不可消除的側(cè)向分力，需要搭配導(dǎo)向結(jié)構(gòu)約束受力方向，降低橫向剪切力對彈性體造成的損耗。承壓面上下建議加裝硬質(zhì)平整墊塊，分散局部壓強(qiáng)，避免硬質(zhì)凸起直接接觸傳感器端面造成凹坑，影響承壓區(qū)域平整度。緊固安裝螺栓時(shí)采用對角分次擰緊的方式，避免單邊應(yīng)力擠壓殼體引發(fā)內(nèi)部形變，導(dǎo)致初始零點(diǎn)偏移。
5.2 布線與防護(hù)要求
信號引線盡量遠(yuǎn)離大功率電機(jī)、變頻器、焊接線纜，若線路必須交叉穿過強(qiáng)電區(qū)域，優(yōu)先使用金屬穿線管收納信號線，削弱電磁干擾。引線彎折位置預(yù)留富余長度，設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)下避免引線反復(fù)彎折斷裂；引線接頭做好防水包裹，避免冷凝水滲入接線位置引發(fā)信號異常。
5.3 日常運(yùn)維規(guī)范
每次長期測試前簡單核驗(yàn)零點(diǎn)數(shù)值，偏移量過大時(shí)開展零點(diǎn)重置；承壓端面附著焊渣、水泥顆粒等硬質(zhì)雜物時(shí)，使用軟毛刷清理，禁止硬質(zhì)刮刀刮擦端面鍍層。若傳感器長期閑置存放，放置在干燥常溫庫房內(nèi)，引線接頭做防塵包裹，降低氧化速度。一旦設(shè)備遭受劇烈撞擊、超出量程施壓，需要送至專業(yè)機(jī)構(gòu)重新標(biāo)定，確認(rèn)參數(shù)合格后再投入使用。
六、產(chǎn)品適配拓展說明
LC-200TE 作為標(biāo)準(zhǔn)化壓縮式傳感單元，除獨(dú)立使用外，也可以多臺(tái)組合搭建多點(diǎn)載荷采集系統(tǒng)，用來檢測大型基座、平臺(tái)不同點(diǎn)位的受力分布；搭配 KYOWA 系列數(shù)據(jù)采集終端，可實(shí)現(xiàn)載荷數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、曲線導(dǎo)出，適配試驗(yàn)報(bào)告歸檔、生產(chǎn)工藝溯源等需求。針對特殊高溫、強(qiáng)腐蝕工況，可外接適配防護(hù)夾具拓展適用范圍，適配更多細(xì)分工業(yè)測量場景。
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