Messung der resultierenden Kräfte und Momente an einer Maschine mit vier dreiaxialen Kraftaufnehmern
Kurz zusammengefasst
Ein einzelner dreiaxialer Kraftaufnehmer misst drei Kräfte und ist für nur begrenzte Momente ausgelegt. Vier dieser Aufnehmer zwischen der Ausrüstung und einer steifen Basis oder zwischen den beiden Platten der Messplattform LP-3030 tragen größere Kräfte und Momente. Ihre zwölf Brückenausgänge liefern die drei resultierenden Kräfte durch Summierung und die drei resultierenden Momente durch vorzeichenbehaftete Differenzen multipliziert mit dem Achsabstand der Aufnehmer. Ein SGA12A-Gerät bereitet die zwölf Kanäle auf; eine JB3-Anschlussbox reduziert sie auf drei Kraftkanäle.
- 12
- Brückenausgänge der Dehnungsmessstreifen (DMS) von vier dreiaxialen Kraftaufnehmern
- 15, 45 oder 75 kN
- Kraftaufnahme der LP-3030, je nach eingebauten Kraftaufnehmern
- 3
- Kraftkanäle am Ausgang einer JB3-Anschlussbox
Kraftfluss
Das Prüfobjekt wird auf der Plattform verschraubt; die Plattform ruht auf vier dreiachsigen Kraftaufnehmern A, B, C und D an den Ecken eines Rechtecks der Breite W und Länge L. Plattform und Grundplatte sind ausreichend steif, sodass jeder Aufnehmer nur Kräfte trägt, ohne lokales Moment. Alle Momente am System werden dann von den drei an jedem Aufnehmer gemessenen Kräften aufgenommen.
Die Anordnung erhöht auch die Kraftkapazität: parallel geschaltete Kraftaufnehmer haben eine kumulierte Kapazität gleich der Summe ihrer Kapazitäten je Achse.
Instrumentierung
| Kraftaufnehmer | vier Standard-TR3D, ausgewählt nach Kraftkapazität, Momentenkapazität und Bauraum; 1,1 bis 444 kN je Achse in der Baureihe |
|---|---|
| Plattform LP-3030 | vier TR3D-A zwischen einer oberen Aluminiumplatte und einer unteren Aluminiumplatte, Raster von Gewindebohrungen oben; 15, 45 oder 75 kN |
| Montage | verschraubt mit dem Gerät oder mit kundenspezifischen Platten, konstruiert und gefertigt von Michigan Scientific |
| Ausgänge | zwölf Brücken mit Dehnungsmessstreifen (DMS), drei je Aufnehmer |
| Messverstärker | SGA12A, zwölf Kanäle, Brückenspeisung ± 5 V oder ± 2,5 V, Ausgang ± 10 V je Kanal, Ferndämpfungs-Kalibrierung (Shunt) |
| Anschlussdose | JB3-P passiv, Brückenausgänge parallel verschaltet · JB3-A verstärkt, ± 10 V auf drei Kanälen, gespeist von einem PS-DC- oder PS-AC-Gerät |
Berechnung
Die resultierenden Kräfte sind Summen; die resultierenden Momente sind vorzeichenbehaftete Kombinationen um den Mittelpunkt der Ebene der vier Messursprünge, wie in der technischen Notiz von Michigan Scientific. Die Vorzeichen hängen von der Lage von A, B, C und D ab.
- Fx = fxA + fxB + fxC + fxD, und entsprechend für Fy und Fz.
- Mx, Wank: Differenzen der fz-Messwerte in Breitenrichtung, multipliziert mit W/2.
- My, Nick: Differenzen der fz-Messwerte in Längsrichtung, multipliziert mit L/2.
- Mz, Gier: Differenzen der fy-Messwerte multipliziert mit L/2, plus die der fx-Messwerte multipliziert mit W/2.
- W und L werden zwischen den Messursprüngen der Aufnehmer gemessen, die vom Modell abhängen.
Vorgehen
- 01
Vier Kraftaufnehmer auswählen
Nach Kraftkapazität, Momentkapazität und dem verfügbaren Platz.
TR3D dreiachsige Kraftaufnehmer - 02
Sie zwischen zwei steifen Platten montieren
Jeder Aufnehmer wird nur auf Kraft belastet. Das LP-3030 wird montiert geliefert.
- 03
Die zwölf Brücken aufbereiten
Ein SGA12A-Gehäuse für die vier Aufnehmer, ± 10 V pro Kanal zum Recorder; Shunt-Kalibrierung an jedem Kanal vor dem Versuch.
SGA12A-Messverstärkergehäuse - 04
Berechnen oder in der JB3 summieren
Zwölf Kanäle werden für die sechs Komponenten aufgezeichnet; oder ein JB3-Gehäuse für allein die drei resultierenden Kräfte, mit einem Empfindlichkeits-Abgleichkreis an jedem Eingang, der die Aufnehmer angleicht.
Ergebnis
Die drei resultierenden Kräfte und die drei resultierenden Momente auf dem System, aus vier Standard-Dreiachsen-Kraftaufnehmern. Mit einem JB3-Verteilerkasten stehen die drei resultierenden Kräfte direkt auf drei Kanälen zur Verfügung.
Häufige Fragen
Wie viele Kraftaufnehmer verwendet eine Kraft-Moment-Plattform?
Vier Dreiachsen-Kraftaufnehmer mit jeweils drei Brückenausgängen. Die zwölf Messwerte ergeben die drei resultierenden Kräfte und die drei resultierenden Momente auf dem System.
Können die resultierenden Kräfte ohne Nachbearbeitung ausgelesen werden?
Ja. Ein JB3-Verteilerkasten kombiniert die Signale von bis zu vier Dreiachsen-Kraftaufnehmern zu drei Kraftkanälen, Fx, Fy und Fz. Für die resultierenden Momente werden die zwölf Kanäle benötigt.
Wie hoch ist die Kraftkapazität der Lastplattform LP-3030?
15 kN, 45 kN oder 75 kN, je nach den verbauten Kraftaufnehmern. Sie ist mit vier TR3D-A-Kraftaufnehmern zwischen zwei Aluminiumplatten aufgebaut.
Was ist der Unterschied zwischen den Verteilerkästen JB3-P und JB3-A?
Der JB3-P ist passiv und wird wie ein einzelner Dreiachsen-Kraftaufnehmer an ein DMS-Modell mit drei Kanälen angeschlossen. Der JB3-A enthält zusätzlich DMS-Messverstärker und liefert ± 10 V an seinen drei Ausgängen, versorgt über eine PS-DC- oder PS-AC-Einheit.
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