專利名稱：力矩原理二維測力稱重傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種稱重傳感器，具體涉及一種基于力矩原理的二維測力稱重傳 感器，主要應(yīng)用于鐵路輪軌間作用力的檢測。
技術(shù)背景鐵路機車車輛在鐵路線路上運行時會對鋼軌產(chǎn)生垂直方向上的重力和水平方向 上的推力，為了保證鐵路運輸?shù)陌踩?，防止車輛超載、偏載和故障車輛對鋼軌水平方向上造 成過大載荷，近年來，“鐵路貨車安全檢測裝置”已在鐵路部門得到大量的使用，該裝置通過 采用在特殊軌枕上安裝二維測力稱重傳感器的技術(shù)來實現(xiàn)對車輪和鋼軌間的垂直力與橫 向力的檢測。現(xiàn)有的二維測力稱重傳感器采用在傳感器的不同位置取向上粘貼兩種電阻應(yīng)變 計的方式實現(xiàn)垂直力與橫向水平力的測量。參見圖1和圖2所示應(yīng)變計貼片圖及電路原理 圖，二維測力稱重傳感器包括彈性體21、第一應(yīng)變區(qū)22、第二應(yīng)變區(qū)24、第三應(yīng)變區(qū)23、第 四應(yīng)變區(qū)25和電纜26，第一應(yīng)變區(qū)22和第三應(yīng)變區(qū)23位于彈性體的一側(cè)，第二應(yīng)變區(qū)24 和第四應(yīng)變區(qū)25位于彈性體的另一側(cè)，第一應(yīng)變區(qū)22內(nèi)粘貼垂直力測量應(yīng)變計組Rl、R2 及橫向力測量應(yīng)變計組Rll、R12，第二應(yīng)變區(qū)24內(nèi)粘貼垂直力測量應(yīng)變計組R 3、R4及橫 向力測量應(yīng)變計組R13、R14，第三應(yīng)變區(qū)23內(nèi)粘貼垂直力測量應(yīng)變計組R5、R6及橫向力測 量應(yīng)變計組R15、R16，第四應(yīng)變區(qū)內(nèi)粘貼垂直力測量應(yīng)變計組R7、R8及橫向力測量應(yīng)變計 組R17、R18。R1-R8組成一個測量橋路測量鋼軌所承受的垂直載荷，R11-R18組成另一個測 量橋路測量鋼軌所承受的橫向載荷。由于水平力造成的傳感器變形量比較小，輸出靈敏度 和準(zhǔn)確度都較低。這種傳感器使用應(yīng)變計過多，導(dǎo)致貼片工藝繁瑣，成本較高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的是提供一種力矩原理二維測力稱重傳感 器，基于力矩原理改進稱重傳感器的結(jié)構(gòu)，減少生產(chǎn)過程中的貼片和檢測工序，降低生產(chǎn)成 本，增加輸出靈敏度。為達上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種力矩原理二維測力稱重傳感器，包括彈性體、第一應(yīng)變區(qū)、第二應(yīng)變區(qū)、第三 應(yīng)變區(qū)、第四應(yīng)變區(qū)和電纜，其中，第一應(yīng)變區(qū)和第三應(yīng)變區(qū)位于彈性體的一側(cè)，第二應(yīng)變 區(qū)和第四應(yīng)變區(qū)位于彈性體的另一側(cè)，第一應(yīng)變區(qū)內(nèi)的應(yīng)變計組與第二應(yīng)變區(qū)內(nèi)的應(yīng)變計 組構(gòu)成一個獨立的測量橋路，第三應(yīng)變區(qū)內(nèi)的應(yīng)變計組與第四應(yīng)變區(qū)內(nèi)的應(yīng)變計組構(gòu)成另 一個獨立的測量橋路。本實用新型還可通過以下方案進一步實現(xiàn)所述的力矩原理二維測力稱重傳感器，其中，所述第一應(yīng)變區(qū)與第二應(yīng)變區(qū)、第三 應(yīng)變區(qū)與第四應(yīng)變區(qū)分別位于傳感器彈性體的兩端，第一應(yīng)變區(qū)的應(yīng)變計組與第二應(yīng)變區(qū) 的應(yīng)變計組構(gòu)成一個獨立測量橋路，第三應(yīng)變區(qū)的應(yīng)變計組與第四應(yīng)變區(qū)的應(yīng)變計組構(gòu)成一個獨立測量橋路。所述的力矩原理二維測力稱重傳感器，其中，所述兩個獨立測量橋路采用同一激 勵電源及同一條多芯電纜。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型具備如下技術(shù)效果1、本實用新型的力矩原理二維測力稱重傳感器，在傳感器的兩端構(gòu)建兩個獨立的 測量橋路。采用同一激勵電源，在同一條多芯電纜中傳輸電源和輸出信號，利用兩個測量橋 路的輸出之和測量鋼軌所受的垂直載荷；禾_兩個測量橋路的輸出之差測量鋼軌所受到的 橫向載荷，輸出靈敏度高，測量結(jié)果準(zhǔn)確；2、本實用新型的力矩原理二維測力稱重傳感器，取消了原二維測力稱重傳感器中 的橫向測量傳感器R11-R18，只需要4個應(yīng)變計組即可實現(xiàn)測量垂直和橫向載荷，節(jié)約資 源，降低成本；3、本實用新型的力矩原理二維測力稱重傳感器，減少生產(chǎn)過程中的貼片和檢測工 序，加工更加快捷方便。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中二維測力稱重傳感器的應(yīng)變計貼片圖，其中，圖Ia為正面貼片 圖，圖Ib為透視貼片圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中二維測力稱重傳感器的應(yīng)變計電路原理圖；圖3為本實用新型力矩原理二維測力稱重傳感器的應(yīng)變計貼片圖，其中，圖3a為 正面貼片圖，圖3b為透視貼片圖；圖4為本實用新型力矩原理二維測力稱重傳感器的應(yīng)變計電路原理圖；圖5為力矩原理二維測力稱重傳感器的安裝示意圖。
具體實施方式
如圖3-4所示，一種力矩原理二維測力稱重傳感器，包括彈性體21、第一應(yīng)變區(qū) 22、第二應(yīng)變區(qū)24、第三應(yīng)變區(qū)23、第四應(yīng)變區(qū)25和電纜26，第一應(yīng)變區(qū)22和第三應(yīng)變區(qū) 23位于彈性體的一側(cè)，第二應(yīng)變區(qū)24和第四應(yīng)變區(qū)25位于彈性體的另一側(cè)。第一應(yīng)變區(qū) 22內(nèi)粘貼應(yīng)變計組Rl和R2，第二應(yīng)變區(qū)24內(nèi)粘貼應(yīng)變計組R3和R4，第三應(yīng)變區(qū)23內(nèi)粘 貼應(yīng)變計組R5和R6，第四應(yīng)變區(qū)25內(nèi)粘貼應(yīng)變計組R7和R8。第一應(yīng)變區(qū)22與第二應(yīng)變 區(qū)24的應(yīng)變計Rl R4構(gòu)成一個獨立測量橋路；第三應(yīng)變區(qū)23與第四應(yīng)變區(qū)25的應(yīng)變計 R5 R8構(gòu)成另一個獨立測量橋路，兩組應(yīng)變計的橋路輸出信號分別與承受的垂直載荷成 正比。兩個獨立測量橋路采用同一激勵電源，在同一條多芯電纜傳輸電源和輸出信號。利 用兩個獨立測量橋路輸出之和測量鋼軌所受到的垂直載荷；利用兩個獨立測量橋路輸出之 差測量鋼軌所受到的橫向載荷。具體安裝是，參見圖5所示，力矩原理二維測力稱重傳感器2利用安裝螺栓3緊固 在底座1上，利用扣件螺栓5將鋼軌擋塊4安裝在力矩原理二維測力稱重傳感器的承載面 的兩側(cè)，承載面上裝有通用橡膠墊板6，鋼軌7利用尼龍檔板8、扣件9和扣件螺母10安裝 在力矩原理二維測力稱重傳感器2上。當(dāng)鋼軌6的軌頭受到垂直載荷時，將兩獨立測量橋 路輸出信號相加可以獲得與垂直載荷成正比的垂直載荷。
權(quán)利要求一種力矩原理二維測力稱重傳感器，包括彈性體、第一應(yīng)變區(qū)、第二應(yīng)變區(qū)、第三應(yīng)變區(qū)、第四應(yīng)變區(qū)和電纜，其特征在于第一應(yīng)變區(qū)和第三應(yīng)變區(qū)位于彈性體的一側(cè)，第二應(yīng)變區(qū)和第四應(yīng)變區(qū)位于彈性體的另一側(cè)，第一應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計與第二應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計構(gòu)成一個獨立的測量橋路，第三應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計與第四應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計構(gòu)成另一個獨立的測量橋路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩原理二維測力稱重傳感器，其特征在于所述第一應(yīng)變區(qū)、第二應(yīng)變區(qū)、第三應(yīng)變區(qū)和第四應(yīng)變區(qū)分別由兩組應(yīng)變計組成，第一 應(yīng)變區(qū)的兩組應(yīng)變計與第二應(yīng)變區(qū)的兩組應(yīng)變計構(gòu)成一個獨立測量橋路，第三應(yīng)變區(qū)的兩 組應(yīng)變計與第四應(yīng)變區(qū)的兩組應(yīng)變計構(gòu)成一個獨立測量橋路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的力矩原理二維測力稱重傳感器，其特征在于 所述的兩個獨立測量橋路采用同一激勵電源及同一條多芯電纜。
專利摘要本實用新型涉及一種力矩原理二維測力稱重傳感器，包括彈性體、第一應(yīng)變區(qū)、第二應(yīng)變區(qū)、第三應(yīng)變區(qū)、第四應(yīng)變區(qū)和電纜，其中，第一應(yīng)變區(qū)和第三應(yīng)變區(qū)位于彈性體的一側(cè)，第二應(yīng)變區(qū)和第四應(yīng)變區(qū)位于彈性體的另一側(cè)，第一應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計與第二應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計構(gòu)成一個獨立的測量橋路，第三應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計與第四應(yīng)變區(qū)內(nèi)應(yīng)變計構(gòu)成另一個獨立的測量橋路。本實用新型可用于測量車輪對鋼軌的垂直載荷和橫向載荷，具有工藝簡單，靈敏度高和成本低的特點。
文檔編號G01G3/12GK201765035SQ20102051353
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者周用貴, 姜會增, 王行方, 白露 申請人:北京華橫新技術(shù)開發(fā)有限公司;中國鐵道科學(xué)院研究院標(biāo)準(zhǔn)計量研究所