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Medición de fuerzas y momentos netos en una máquina con cuatro células de carga triaxiales

  • Fuerzas netas Fx Fy Fz
  • Momentos netos Mx My Mz
  • Fuerza en cada célula
Dibujos de células de carga TR3D bajo la base de un brazo de robot, en la copa superior de una pata de suspensión y bajo soportes de motor
Células de carga triaxiales bajo la base de un robot, en la cupula superior de una pata de suspensión y bajo soportes de motor. Dibujos de Michigan Scientific.

En resumen

Una única célula de carga triaxial mide tres fuerzas y tiene una capacidad de momento limitada. Cuatro de ellas entre el equipo y una base rígida, o entre las dos placas de la plataforma de carga LP-3030, soportan fuerzas y momentos mayores. Sus doce salidas de puente dan las tres fuerzas netas por suma y los tres momentos netos por diferencias con signo multiplicadas por la distancia entre células. Una caja SGA12A acondiciona los doce canales; una caja de empalme JB3 los reduce a tres canales de fuerza.

12
salidas de puente de galgas extensométricas de cuatro células de carga triaxiales
15, 45 o 75 kN
capacidad de fuerza de la LP-3030, según las células de carga montadas
3
canales de fuerza a la salida de una caja de empalme JB3

Trayectoria de la carga

El equipo en ensayo se atornilla a la plataforma; la plataforma se apoya sobre cuatro células de carga triaxiales, A, B, C y D, en las esquinas de un rectángulo de anchura W y longitud L. La plataforma y la base son lo bastante rígidas para que cada célula solo soporte fuerzas, sin momento local. Todos los momentos del sistema quedan entonces absorbidos por las tres fuerzas medidas en cada célula.

El conjunto también aumenta la capacidad de fuerza: las células de carga en paralelo tienen una capacidad acumulada igual a la suma de sus capacidades en cada eje.

Cuatro células de carga triaxiales bajo una plataforma dan sus fuerzas y momentos netos Vista superior de una plataforma rígida apoyada sobre cuatro células de carga triaxiales situadas en sus esquinas, separadas una anchura W y una longitud L. Las fuerzas netas Fx y Fy y el momento de guiñada Mz están representados en el centro; Fz, Mx y My actúan fuera del plano. Plataforma rígida sobre 4 células Fx Fy Mz Fz, Mx, My fuera del plano W L
Cuatro células de carga triaxiales en las esquinas de una plataforma rígida, separadas W en anchura y L en longitud. Fx, Fy y Fz son sumas de las lecturas; Mx, My y Mz se obtienen de diferencias con signo multiplicadas por W/2 o L/2.

Instrumentación

Células de cargacuatro TR3D estándar, elegidos según la capacidad de fuerza, la capacidad de momento y el espacio disponible; de 1,1 a 444 kN por eje en la serie
Plataforma LP-3030cuatro TR3D-A entre una placa superior de aluminio y una placa inferior de aluminio, rejilla de taladros roscados en la parte superior; 15, 45 o 75 kN
Montajefijados al equipo o a placas a medida diseñadas y mecanizadas por Michigan Scientific
Salidasdoce puentes de galgas extensométricas, tres por célula
AmplificadorSGA12A, doce canales, excitación del puente ± 5 V o ± 2,5 V, salida ± 10 V por canal, calibración por shunt a distancia
Caja de empalmesJB3-P pasiva, salidas de puente combinadas en paralelo · JB3-A amplificada, ± 10 V en tres canales, alimentada por una unidad PS-DC o PS-AC

Cálculo

Las fuerzas netas son sumas; los momentos netos son combinaciones con signo alrededor del centro del plano de los cuatro orígenes de medida, como en la nota técnica de Michigan Scientific. Los signos dependen de la posición de A, B, C y D.

  • Fx = fxA + fxB + fxC + fxD, e igualmente para Fy y Fz.
  • Mx, balanceo: diferencias de las lecturas de fz en anchura, multiplicadas por W/2.
  • My, cabeceo: diferencias de las lecturas de fz en longitud, multiplicadas por L/2.
  • Mz, guiñada: diferencias de las lecturas de fy multiplicadas por L/2, más las de las lecturas de fx multiplicadas por W/2.
  • W y L se miden entre los orígenes de medida de las células, que dependen del modelo.

Procedimiento

  1. 01

    Elegir cuatro células de carga

    Según la capacidad de fuerza, la capacidad de momento y el espacio disponible.

    Células de carga triaxiales TR3D
  2. 02

    Montarlas entre dos placas rígidas

    Cada célula cargada únicamente en fuerza. La LP-3030 se entrega ensamblada.

  3. 03

    Acondicionar los doce puentes

    Una caja SGA12A para las cuatro células, ± 10 V por canal hacia el registrador; calibración por shunt en cada canal antes del ensayo.

    Caja amplificadora SGA12A
  4. 04

    Calcular, o sumar en la JB3

    Doce canales registrados para las seis componentes; o una caja JB3 para las tres fuerzas netas solas, con un circuito de ajuste de sensibilidad en cada entrada que equilibra las células.

Resultado

Las tres fuerzas netas y los tres momentos netos sobre el sistema, a partir de cuatro células de carga triaxiales estándar. Con una caja de empalmes JB3, las tres fuerzas netas se obtienen directamente en tres canales.

Preguntas frecuentes

¿Cuántas células de carga utiliza una plataforma de fuerza y momento?

Cuatro células de carga triaxiales, con tres salidas de puente cada una. Las doce lecturas dan las tres fuerzas netas y los tres momentos netos sobre el sistema.

¿Se pueden leer las fuerzas netas sin posprocesamiento?

Sí. Una caja de empalmes JB3 combina las señales de hasta cuatro células de carga triaxiales en tres canales de fuerza, Fx, Fy y Fz. Los momentos netos requieren los doce canales.

¿Cuál es la capacidad de fuerza de la plataforma LP-3030?

15 kN, 45 kN o 75 kN, según las células de carga instaladas. Está construida con cuatro células de carga TR3D-A entre dos placas de aluminio.

¿Cuál es la diferencia entre las cajas de empalmes JB3-P y JB3-A?

La JB3-P es pasiva y se conecta a un módulo de galgas extensométricas de tres canales como una única célula de carga triaxial. La JB3-A añade amplificadores de galgas extensométricas y entrega ± 10 V en sus tres salidas, alimentada por una unidad PS-DC o PS-AC.

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