面向冲床冲击力测量的单分量重载传感器

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1、第44卷第1期2012年2月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astronautics面向冲床冲击力测量的单分量重载传感器姚裕1吴洪涛2张海天V01．44No．1Feb．2012(1-南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．南京航空航天大学机电学院，南京，210016)摘要；为了测量冲击载荷述150t，冲击频率为10Hz的冲床冲击栽荷，降低产品的废品率，本文设计、制造和评估了一种新颖的单分量重裁传感器，冲床安装空间限制了该待感嚣的结构尺寸为垂166r

2、amx45mm，该传感嚣为4个支撑粱和1个应变梁组成的整体式结构．可保证传感器同时具有高刚度和高灵敏度。用一台300t万能液压机进行静态标定，标定结果表明传感器的绝对误差达到2％。最后，现场实验进一步鉴定传感器的性能。关键词：重载传感嚣；冲击力；静态标定；冲床中围分类号：V211．752文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)01—0061—04Single-PieceHeavy—LoadSensorforImpactForceMeasurementofPunchYaoYul，WuHongta02，ZhangHai

3、tianl(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics。Nanjing，210016，China；2．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering。NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Toreducetherejectionrateofproducts，anovelsin

4、gle—pieceheavy—loadforcesensorwithafull—scaleloadof150tandaworkingfrequencyof10Hzisdesigned，manufacturedandevaluatedforthedynamicimpactforcemeasurementofthepunch．Theconfinedspaceofthepunchholderlimitsthesizeofthefabricatedsensorat‘P166mmX45mm．Thesensorischaracterized

5、byanintegratedfixturewithfourbearingcarriersandonestrainbeam，whichcanensurebothstrongstiffnessandhighsensitivityforthesensorsimultaneously．Auniversalhydraulicmachinewithfull—scale300tisemployedtoaccomplishstaticcalibration．Theresultsshowthatlinearcalibrationslopesfor

6、thesensoriswithin2％．Sitetestisthenperformedforfurtherverifyingsensorperformance．Keywords：heavy—loadsensor；impactforce；staticcalibration；punch在工程实际中，许多领域会遇到要求测量某个冲击力，这种冲击力属于动态力，为了提高试验的可信度，必须准确测量出冲击力的大小和载荷谱。在生物机械研究领域，Quoc等[13依据人在奔跑过程中与地面产生的冲击载荷建立数学模型，以设计鞋底材料特性。Gardner等

7、[2】应用冲击传感器研究老年人摔倒时的骨折问题；Betty[3]和EmmanuelⅢ等应用压力传感器研究雪崩产生的冲击力；An—dreas等[5]应用电容位移传感器研究了磨床高频切削力的间接测量；Li等陋7】为了解决大载荷测量，研究了重载六分量压电传感器，并建立样机。一些学者Cs-g]应用传感器等对泥石流撞击时的冲击力进行过试验研究，并分析了泥石流冲击力的组成。在工艺系统刚度一定的条件下，为了减少某大载荷冲床的零件废品率，准确地测量其正常工作时的冲击载荷，以研究零件的误差复映规律。本文提出一种新颖的整体式单分量重载传感器，该传感

8、器必须在不改变冲床原有结构的基础上嵌入冲头组基金项目：江苏省数字化制造重点实验室基金(HGDML一0905)资助项目；南京航空航天大学青年科技创新基金(56V1029)资助项目。收稿日期：2011—01-20；修订日期：2011—07—13通讯作者：姚裕，男，副