在汽車(chē)車(chē)輪測試中，往往選用多軸力傳感器進(jìn)行測力。力傳感器有很多種，但要滿(mǎn)足汽車(chē)車(chē)輪測試，傳感器彈性體設計是關(guān)鍵之一。光電式、磁電式、相位式原理的傳感器由于結構要求導致軸向尺寸較大，而且均為單軸力測量，并不能很好的適用于車(chē)輪測試中，應變式測力傳感器可以同時(shí)測力多個(gè)方向受力，滿(mǎn)足車(chē)輪測試需求。

利用應變式原理組成的多維力測量傳感器,如用于飛機風(fēng)洞試驗的多分力天平；用于機器人腕力測量的傳感器；用于機床刀具研究的二分力傳感器等,這些傳感器的結構設計是隨著(zhù)應用對象的變化而改變的。輪力傳感器測量的對象為汽車(chē)車(chē)輪在運行時(shí)受的力,由于被測對象結構復雜,空間尺寸較小,且聯(lián)接方式不能有較大的改變,因此彈性體的設計比較困難。軸承結構由于軸向尺寸較大,無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)車(chē)輪軸向結構尺寸的要求,故采用盤(pán)式結構。

LZ-SWD85三維力傳感器

多軸力測量技術(shù)

為了測量汽車(chē)在各種行駛工況條件下車(chē)輪所承受的各向動(dòng)態(tài)載荷( 如垂直力、側向力、縱向力、制動(dòng)扭矩等) , 傳感器應變片測量點(diǎn)的選取直接影響傳感器的輸出靈敏度、多維力對應變片的耦合影響以及應變片的組橋, 因此, 測量點(diǎn)的選取是傳感器設計的關(guān)鍵。由于彈性體結構對稱(chēng), 因此受力后對稱(chēng)點(diǎn)的變形具有對稱(chēng)性或反對稱(chēng)的特點(diǎn), 測量點(diǎn)的選擇可利用該特點(diǎn)進(jìn)行不同力引起的變形測量。

信號傳輸技術(shù)

由于車(chē)輪力測量是旋轉件的物理量測量,其旋轉件與非旋轉件之間的能量和信號傳輸是較難解決的問(wèn)題。對于接觸型傳輸方式,旋轉件與非旋轉件之間由于相對運動(dòng), 會(huì )引起接觸電阻的變化, 影響傳輸信號的穩定性, 而在非接觸傳輸中, 由于旋轉件與非旋轉件之間的相對運動(dòng),其間隙會(huì )發(fā)生波動(dòng)變化,對信號產(chǎn)生干擾。因此,根椐汽車(chē)行駛工況及車(chē)輪的工作情況,研究設計多路非接觸信號傳輸耦合器,實(shí)現測量信號數字化傳輸, 是實(shí)現車(chē)輪力測量的關(guān)鍵技術(shù)之一。從旋轉的車(chē)輪上通過(guò)耦合器進(jìn)行多路的能量和信號傳輸技術(shù)也關(guān)系到車(chē)輪多維力測量的精度和可靠性。

傳感器隨車(chē)輪一起旋轉,其力矢量相對于傳感器的定義隨轉角變化而變化。如傳感器表征車(chē)輪受垂直力的信號,隨傳感器的旋轉90度變化為表征縱向力的信號；傳感器表征車(chē)輪受側傾力矩的信號, 隨傳感器的旋轉90度變化為表征橫擺力矩的信號。因此,對測量信號的處理顯得非常重要,對傳感器標定和信號解耦算法要求很高。