一種用于拉力試驗機的多層力值傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及力值傳感器，特指一種船用錨鏈拉力試驗機的力值傳感器，屬于力學測量傳感器領域。
【背景技術】
[0002]錨鏈拉力載荷試驗，是將錨鏈直接夾持到錨鏈拉力試驗機上進行拉力載荷試驗，在同一臺機器上，不僅要對大噸位錨鏈進行拉力試驗，同時也要對小噸位錨鏈進行拉力試驗；根據國家標準GB/T549-2008要求，同一根錨鏈不僅要對其進行工作拉力載荷試驗，保證錨鏈在“5.3……規定的拉力載荷下，永久伸長應不超過原始長度的5%，”此外，還要對其進行破斷載荷試驗，所謂錨鏈破斷載荷試驗是指:按標準要求抽取一組三個鏈環或五個鏈環，對其按拉力載荷值的140%?150%的力值進行破斷載荷試驗，在試驗后，保證錨鏈在“5.2……規定的破斷載荷下不應出現斷裂跡象。”;此外對于新產品錨鏈的試驗，往往是先設定其變形量，然后通過加載使其變形達到設定，以確定錨鏈的強度；因此錨鏈拉力試驗機的力值傳感器不僅需要超寬量程，而且要具備較強的過載能力。目前市場上的拉力機大力值傳感器一般用輪幅式傳感器，傳感器內部一般為電阻應變片式，這種傳感器雖然測量體積小、精度高，但是，傳感器量程范圍窄，因此不適合在錨鏈拉力試驗機上使用。
[0003]為擴大傳感器量程范圍，專利公開號為CN93017843A的發明專利公開了一種雙量程式壓力傳感機構，包括底座，在底座的上方設有第一壓力傳感器，在第一壓力傳感器上方設有套筒，在套筒內設有第二壓力傳感器，在第二壓力傳感器的下端與第一壓力傳感器的上端之間設有彈簧，第二壓力傳感器的量程小于第一壓力傳感器的量程。通過將二個不同量程的傳感器利用彈簧簡單地隔離疊加，雖能擴大部分量程，但并不能保證其測量區間和量程一定能夠滿足錨鏈拉力機的工作需求。此外，使用這種二層疊加傳感器，如果進行新品錨鏈測試，當試驗值超出該“雙量程式壓力傳感機構”的測量范圍時，不僅使試驗測試值失真，而且還可能因為第一傳感器無過載保護，而導致傳感器失效。

【發明內容】

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[0004]本實用新型的目的是為了克服現有力值傳感器量程窄，過載欠保護的問題和缺陷，同時為滿足錨鏈拉力試驗機上使用的要求，提供一種用于拉力試驗機的多層力值傳感器。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]一種用于拉力試驗機的多層力值傳感器，包括壓力筒、感應彈簧、限位法蘭和位移傳感器，所述壓力筒為上、下端面分別設有上大下小沉孔的縱剖面類似“H”形的圓筒體，下端設有外凸緣，外凸緣上開設有一條軸向溝槽，所述壓力筒的下端插入另一個壓力筒的上沉孔中構成具有封閉壓力腔的多層多腔塔狀結構體；所述感應彈簧豎直安置在每個封閉壓力腔內；所述限位法蘭套裝在所述壓力筒的外圓上與被插入壓力筒的上端平面固定連接，限位法蘭內圓周面對應壓力筒外凸緣上開設的溝槽處開設有相同的軸向溝槽；所述位移傳感器的一端安置在限位法蘭內圓周面開設有的軸向溝槽中，另一端安置在壓力筒外凸緣開設的溝槽中。
[0007]本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現。
[0008]上述所述的多層力值傳感器還設有導向裝置，所述導向裝置是指在上壓力筒外側設置的凸臺與設置在被其軸向限位的限位法蘭的內側滑槽相配合，限制上壓力筒在下壓力筒內相對轉動。
[0009]上述所述壓力筒的上、下型腔沿著筒體中軸線設有螺紋孔將其貫穿，并在下型腔利用螺紋中心孔中連接固定著一根有上下插入活動連接的圓管形芯軸，且上一層芯軸的外徑小于下一層芯軸的內徑，最下層壓力筒不設置芯軸。
[0010]上述所述的多層多腔塔狀結構體為三層兩腔，壓力筒為圓形，且上型腔直徑大于下型腔直徑，筒體上下端面均設有螺紋孔。
[0011]上述所述上壓力筒的外徑大于下一層壓力筒的下型腔直徑，且上層壓力筒下端設有的外凸緣底部凸圓的外徑與下一層壓力筒的上型腔沉孔直徑相適應。
[0012]上述所述感應彈簧為碟形彈簧。且不同層壓力筒內安置的碟形彈簧的彈性模量，從上到下逐層增加。
[0013]上述所述碟形彈簧，相鄰兩層彈簧的測量力設置有10%的重疊區。
[0014]本實用新型的一種拉力試驗機的多層力值傳感器的檢測方法，包括以下步驟:
[0015]1、檢測各層感應彈簧的彈性模量E，校驗位移變換系數k，各位移傳感器的預緊力大于感應彈簧最小線性壓力，位移傳感器的顯示值區間在傳感器彈簧可壓縮的有效行程的5 %?95 %之間，位移傳感器最小壓力顯示值Fmin對應其有效行程為5 %，位移傳感器最大壓力顯示值Fmax對應其有效行程為95%，且上層Fmax等于下層Fmin ；
[0016]2、根據工作要求，估測位移傳感器的量程和測量區間，從上到下，由小到大，第一層、第二層……組裝成位移傳感器組，并利用其上下端面通過法蘭將其安裝到壓力機上；
[0017]3、將多層力值傳感器上的位移傳感器通過導線和信號變送器與計算機相連，并保持測量通道與計算機顯示相對應；
[0018]4、設置測量參數，校驗位移傳感器，將把步驟I確定的參數值輸入計算機，校驗各層位移傳感器的最小值，根據“胡克定律”確定拉力機的壓力值為:
[0019]F = Fmin+E.k.I x I , x為傳感器在F = Fmin時為O的位移變量；
[0020]5、計算機數據處理:當拉力機工作時,拉力小于第一層位移傳感器的Fmin時,計算機不顯示，計算機報警，按步驟I?步驟4在位移傳感器組上面再添加一個位移傳感器；當拉力機工作時，拉力到達第一層位移傳感器Fmax時,計算機自動讀取顯示第二層位移傳感器數值，以此類推讀取第三層；當拉力機工作時拉力超出最下層位移傳感器量程時，計算機報警，按步驟I?步驟4在位移傳感器組下面再添加一個位移傳感器；
[0021]6、測試完成，拉力機卸荷，系統復位，關閉電源。
[0022]本實用新型一種拉力試驗機的多層力值傳感器，通過彈簧作為拉力機傳感器的拉力感應元件，利用限位法蘭，保證彈簧在傳感器上有足夠的預警力，此外在上下壓力筒的壓力腔完全閉合狀態下，仍然能夠保證傳感器內部的彈簧在其彈性范圍內，從而滿足了傳感器的高線性度與高重復度的要求，為獲得穩定的傳感器測量精度提供了保證；通過多層壓力筒“寶塔”外形組合設計，在每層之間，通過改變每層彈簧的彈性模量，從上到下，彈簧的彈性模量逐步增大，從而滿足不同級別錨鏈的等精度測量，也減小了傳感器的外形尺寸；此夕卜，多層傳感器的組合設計，即在現有傳感器壓力筒的上層或下層都可以增加或減少傳感器，可以非常方便地增加或減少其測量量程，調整測量區間；為了提高傳感器抗過載能力，通過結構設計，使得上下壓力筒的壓力腔在完全閉合狀態下，上壓力筒上的力能夠直接傳遞到下壓力筒上，從而滿足拉力機對傳感器的抗過載能力的要求。
[0023]綜上所述，本實用新型利用多組彈簧作為拉力機傳感器的拉力感應元件，不僅具有很高的線性度與重復度，而且其量程和測量區間的調整可以輕松實現，同時通過結構設計，使得該傳感器具有較強的抗過載能力。
[0024]本實用新型的優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，該實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的力值傳感器結構示意圖，
[0026]圖2為圖1的俯視圖，
[0027]圖3為本實用新型的檢測方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖，對本實用新型做進一步的描