壓電測力儀結構熱影響研究.pdf

1、隨著測試與自動控制技術的不斷發(fā)展，壓電測力儀以其良好的靜/動態(tài)特性在切削力測量、發(fā)動機推力測試、重載裝備自動控制等領域受到了廣泛應用。降低環(huán)境干擾的影響能夠提高壓電測力儀測試精度，特別是熱影響。熱作用對壓電測力儀的影響主要表現(xiàn)為輸出信號隨熱量的流入產(chǎn)生偏差，影響測量的準確性。因此，研究熱場作用對壓電測力儀輸出的影響有重要意義。
　　本文對壓電測力儀在熱影響下輸出信號產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象進行研究，闡述了熱影響下測力儀結構熱應力對測力儀輸出

2、的影響規(guī)律。提出相應的改進方案，研制出了在熱影響下能夠保持測試信號穩(wěn)定的測力儀。
　　首先，本文基于溫度均勻分布假設分析了壓電測力儀中預緊結構熱變形以及熱熱應力，通過有限元方法對熱場作用下壓電傳感器的螺栓預緊結構熱應力變化過程進行仿真。結果表明，在熱場作用下，壓電晶組在預緊力作用方向上應力變化明顯，測力儀預緊結構的熱變形以及由其引發(fā)的熱應力變化是熱場作用下測力儀輸出信號產(chǎn)生偏差的主要原因。
　　其次，本文基于熱影響機理，對測

3、力儀結構進行設計。改進了螺栓預緊方法，用一跟螺桿同時對兩個壓電傳感器進行預緊，改變了預緊件與壓電傳感器之間剛性并聯(lián)的關系，使得熱應力變化成為傳感器之間的內(nèi)力變化。結合適當?shù)膫鞲衅髡{(diào)試方法，理論上能夠消除熱應力變化對測力儀輸出的影響。通過有限元分析方法以及加熱實驗，驗證了改進的預緊結構對熱場作用影響有明顯的抑制效果。
　　最后，對設計的測力儀進行安裝、調(diào)試以及標定，并在加熱狀態(tài)下進行加載實驗。標定結果表明，在600N作用力范圍下測力