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¹⁷ février 2023

Introduction

Les axes de mesure de charge sont conçus pour de nombreuses applications diverses et remplacent directement les axes de chape ou de pivot. Ils présentent de nombreux avantages par rapport aux autres capteurs de charge, car ils ne nécessitent normalement aucune modification de la structure mécanique contrôlée. Axes Dynamométriques est généralement utilisé dans les ancrages de câbles, de chaînes et de freins, les poulies, les manilles, les blocs de roulements et les pivots.

 

Description générale

Une goupille de mesure de la charge détecte la force appliquée à travers elle, par l'intermédiaire de jauges de contrainte installées dans un petit alésage au centre de la goupille. Deux rainures sont usinées dans la circonférence extérieure de la goupille pour définir les plans de cisaillement, qui sont situés entre les forces mesurées.

 

Protection de l'environnement

Comme la zone instrumentée du Axes Dynamométriques est entièrement contenue dans un petit alésage central, le capteur Axes Dynamométriques est intrinsèquement étanche. Fabriqué à partir d'aciers inoxydables spéciaux, équipé d'embouts soudés ou scellés par un joint torique, et avec une attention particulière portée à l'étanchéité du câble de signal, une très grande fiabilité de fonctionnement peut être garantie, même pour Axes Dynamométriques fonctionnant sous l'eau.
 

 Emplacements typiques

Si une goupille se trouve dans une trajectoire de charge définie ou peut être équipée pour subir une force, un LCM Axes Dynamométriques peut être installé pour surveiller cette charge. Les croquis ci-dessous montrent des emplacements typiques pour Axes Dynamométriques.

Axes Dynamométriques Systèmes de verrouillage

Un axe de mesure de la charge doit être solidement verrouillé en position afin de fixer son orientation par rapport à l'assemblage qui lui est associé. Cette fixation est nécessaire, tant en mode axial qu'en mode rotation, pour garantir que le système donne des résultats précis et reproductibles.

Un Axes Dynamométriques standard est conçu pour détecter la force dans une seule direction. Une force perpendiculaire à cette force produira une sortie zéro du capteur.

Disposition des câbles et des connecteurs

Le câble de signal peut normalement sortir du site Axes Dynamométriques en fonction de l'installation et de l'espace disponible. L'accent doit être mis sur la protection du système de câblage contre les dommages accidentels pendant l'installation et l'utilisation. Une prise de courant peut être incorporée à l'adresse Axes Dynamométriques si nécessaire. Une protection supplémentaire peut être fournie sur le câble standard gainé de polyuréthane sous la forme d'un tuyau hydraulique. Cette protection est excellente et les raccords associés sont facilement disponibles.

Dimensions standard et personnalisées Axes Dynamométriques

Le tableau suivant présente la gamme LCM de Axes Dynamométriques standard dans une fourchette de 2,5 à 50 tonnes. Cependant, la plupart des axes ne correspondent pas à ces dimensions exactes et sont donc conçus sur mesure pour s'adapter à un emplacement et à une application spécifiques. Il n'y a pas de coût supplémentaire pour la conception d'une goupille personnalisée.

Capacité de charge

Des aciers spéciaux à haute résistance sont utilisés dans la fabrication de tous les LCM Axes Dynamométriques afin d'optimiser les capacités de charge de chaque type de broche. Il y a toujours, cependant, un compromis entre le signal de sortie et la résistance ultime de n'importe quel modèle Axes Dynamométriques . Pour un Axes Dynamométriques en double cisaillement, le graphique ci-dessous indique les charges nominales optimales pour des diamètres de goupilles donnés.

Si une goupille est conçue pour être intégrée dans un assemblage sans restriction de taille pour une charge nominale donnée, la conception doit viser la courbe optimale illustrée. Cependant, de nombreux sites Axes Dynamométriques sont conçus pour moderniser des structures existantes et ne se situent pas toujours dans la plage idéale.

La partie haute du graphique indique que Axes Dynamométriques donnera une sortie de 2,5 à 3,5 mV/V pour une charge donnée, mais avec un certain degré de compromis sur le facteur de sécurité ultime de cette broche.

L'extrémité inférieure du graphique produira un Axes Dynamométriques, qui a soit un faible rendement à sa charge nominale, soit doit être usiné avec des encoches de cisaillement excessives pour créer un signal suffisant. À l'extrémité la plus basse, nous proposons normalement une douille Axes Dynamométriques - les détails sont disponibles sur demande. 

Notes d'installation

Différents facteurs influencent les performances d'un site Axes Dynamométriques lorsqu'il est mis en service. La majorité des Axes Dynamométriques sont conçus pour s'adapter à des structures existantes, de sorte que chaque conception dépend de la taille et des contraintes de cette structure. Si une goupille est soumise à une charge élevée par rapport à son diamètre (voir le graphique des charges nominales), elle ne sera pas aussi performante qu'une goupille conçue pour se situer dans la plage optimale ou basse de ce graphique.

Une structure de support rigide est nécessaire pour minimiser les forces de flexion imposées à la goupille. La goupille fonctionne en détectant le cisaillement et toute contrainte de flexion à l'intérieur de la goupille dégradera sa précision globale. L'ajustement de la goupille dans les trous correspondants est important pour la performance globale du Axes Dynamométriques. Pour une goupille de gamme "optimale", un ajustement H7, g6 serait normalement recommandé, mais cela n'est pas toujours possible sur le terrain et une légère perte de répétabilité et de linéarité peut normalement être tolérée au détriment d'une exigence de "facilité d'ajustement".

Les contraintes sur les roulements et les proportions générales de la goupille sont toujours prises en considération lors de la conception d'une nouvelle goupille. Nous nous efforçons toujours d'optimiser les performances d'une goupille (dans sa structure de service) compte tenu des contraintes qui lui sont imposées. L'élément clé de la performance de toute Axes Dynamométriques est que si la géométrie de la goupille, la structure de chargement ou les conditions de chargement ne changent pas, sur toute la plage de la goupille (0 -100%), on peut s'attendre à une performance élevée. Même une flexion minime de la structure, des changements dans les zones d'appui ou une flexion de Axes Dynamométriques (en cas de charge élevée) auront un effet sur les performances, mais il est peu probable que la répétabilité soit affectée.

 Calibrage

Axes Dynamométriques sont normalement étalonnés en demi-blocs ou en blocs complets dans une machine d'essai de compression traçable. Lorsqu'un Axes Dynamométriques est fourni comme élément sensible d'une manille, nous étalonnons normalement l'ensemble de la manille en tension.

Nous nous efforçons de reproduire les conditions de charge qui seraient rencontrées en service, mais il serait irréaliste de simuler totalement la structure du site pour chaque site Axes Dynamométriques fabriqué. C'est pourquoi, pour une précision optimale du système, il est recommandé de procéder à un étalonnage lors de l'assemblage final. 

Charge appliquée indirectement

Un Axes Dynamométriques peut être installé dans un système de poulies pour surveiller la force résultante appliquée à cette poulie. La charge appliquée au câble et l'angle d'enroulement du câble avec la poulie déterminent la force résultante. Le graphique suivant indique la charge sur le réa/la goupille en fonction de la tension de charge du câble.

     

Angle de force variable

Si l'angle de force, tel qu'il est appliqué à la norme Axes Dynamométriques, varie en service, soit par des changements dans l'angle d'enroulement, soit par un autre facteur extérieur, il y aura une perte de sortie de cette broche, comme le montre le graphique ci-dessus. On notera qu'il est possible d'accepter jusqu'à +/-8 degrés de variation de la charge avant d'enregistrer une perte de 1 % du signal de sortie.

 X/Y Axes Dynamométriques

Lorsqu'un degré élevé de variation angulaire est rencontré, un site Web X/Y Axes Dynamométriques peut normalement être proposé. Il fournit deux sorties, comme le montre le graphique suivant, qui peuvent être lues simultanément pour calculer la force résultante réelle appliquée à cette broche. La direction de la force, telle qu'elle est appliquée à la broche, peut également être calculée à partir de la polarité et de la magnitude des signaux X et Y.

  
L'orientation angulaire du site Axes Dynamométriques, dans son assemblage mécanique associé, dépendra de la fenêtre angulaire de fonctionnement de cette broche. Celle-ci doit être définie afin d'optimiser l'installation et les résultats de cette broche.

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