“八角环三向测力传感器设计”文献综述
- 摘 要：评定油锯、电链锯锯链的切削性能时，均需动态测定木材切削时的三向切削力：主切削力、进给力及侧向力，因此需设计一台合适的三向测力传感器。本文以传统八角环为基础，分析单向延伸式八角环、组合式八角环及双向延伸式八角环测力仪的结构特点及应用于木材三向切削力测定的可行性。最终确定双向延伸式四耳环八角环性能最优，并对其进行设计、制选、标定及切削试验。试验结果表明该型完全符合木材三向
切削力测定的要求。
关键词：三向测力传感器;八角环;木材；切削力
Study on triaxial forces sensor of octagonal ring
- Abstract: Chain saw,electric chain saw cutting performance evaluation of saw chain, are dynamic determination of wood cutting the three direction cutting force: the main cutting force and feed force and lateral force, so we need to design a suitable three direction sensor. Based on the traditional octagonal rings, the structural characteristics of unidirectional extended octagonal rings, combined octagonal rings and bidirectional extended octagonal ring dynamometer are analyzed, and the feasibility of three direction cutting force measurement applied to wood is also analyzed. Finally, it is determined that the performance of the octagonal ring of the four ear ring is optimal, and its design, selection, calibration and cutting test are carried out. The test results show that this type is fully conformed to the requirements for measuring
the three direction cutting force of wood.
Key words: Triaxial forces sensor; Octagonal ring; Wood; Cutting force
- 课题研究目的和意义
检测锯链的锋利性、进锯的轻便性、锯链运转的平稳性及锯切效率的高低等性能指标时，离不开测定锯链切削木材时的三向力值，即沿刀具主运动方向的主切削力，进给方向的进给力和垂直于锯口平面的侧向力[1-2]，因此要求所设计的三向测力仪的各测力方向的灵敏度高、交叉灵敏度小。然而加工木材的切削刀具异于加工其他材料，例如加工硬脆性石材，铣削时需要三向测力传感器测定刀具的回转[3]，切削金属时需要使用测力仪测出切削力的瞬时值进而研究切削机理[4]。目前国内外应用八角环同时进行三向力的测量的研究文献较少。国外只有用双延伸式八角环制成测力仪测拖拉机挂钩处的二向力[5]，也有用多个单一八角环组合测磨床工作时单向切削力和扭矩[6- 8]等。三向测力仪的弹性元件是由钢材加工成的八角环体，此测力仪是整体结构，测三向分力都有必要的灵敏度，用电补偿原理消除各分力的相互干扰。由于八角环结构简单、制造容易、成本低廉，并且结构具有对称性， 可以进行多个方向上分力的测量，在测试中能消去不应有的误差，而广泛用作测力仪的弹性元件[9]。由于实验要求试验用木材为横截面200mmtimes;200mm，长度不受限制的方材完全支承在测力仪的上表面工作台上，且刀具在支承体的一侧切削。故单一八角环式测力仪因其整体稳定性差不适合本实验台的要求。然而本文设计的双向延伸式四耳八角环将单一八角环双向延伸，形成较厚的主体和对外载灵敏的整体小耳式结构，使加工难度降低且提高了各方向的整体稳定性。此种构型适用于测定x向和z向的二向力Fx与Fz。考虑到在力Fy作用下耳环部位的变形，在对应45°斜面的侧面其应变量最大，且上下对应位置处应变值相反，可将应变片贴于耳环的侧面测Fy，使主切削力方向灵敏度，进给力方向灵敏度，侧向力方向灵敏度，最大交叉灵敏度，最大非线性度均达到实验要求。
1 国内外研究现状
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