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北京诺信天正科技有限公司 王杰 电话：
HBM剪切型称重传感器
当载荷过了弯曲型称重传感器的要求时，应设计成剪切型结构，但是，当载荷过 200000磅（90718kg）时，建议采用柱式结构。剪切应变是一个角应变，不能像轴向应变那样进行测量，只能间接测量。莫尔圆有关纯剪切应力情况及应变计粘贴简图如图 6所示。
图 6莫尔圆及应变计分布简图
莫尔圆表明切应力的大值与处于拉伸状态的主应力的大值是相等的，并且与梁的中性轴成 45°方向。应变计是测量主应力产生的应变，因此应变计也同样应与中性轴成 45°，如图 6所示。此图同样表明一个没有载荷作用的平面部分正方形单元，当有载荷作用时正方形会变成菱形，使得一个应变计处于拉伸状态，而另一个应变计处于压缩状态。请注意应力是双轴的，其处于拉伸状态的主应力的轴向应变值不但与 St成正比，而且随泊松比μSc而增加：
式中：e1—应变计 1的测量应变。 —单轴向范围内的基准应变， =S/Em。 μ—泊松比。电桥各桥臂上的应变计承受同样的应变值，所以利用电桥应变公式，可写为：因为所以 N=4（1+μ）泊斯特（ Purest）会议有学者认为这是不符合规则的，因为 e1｀并没有真实的存在，但是它确实提供了正确的答案，并在 N值计算中有它是很方便的。用于计算所要求的可以提供所需输出的应变算公式（6）可变为：
计算出所要求的单轴应变 e1｀后，应力通过公式（9）获得，即能否准确计算出称重传感器上的应力，因切应力的种类和弹性体的结构不同而产生很大的差异。例如，一个承受纯剪切应力状态的扭转轴，其切应力计算可由下面典型的公式得出：
式中：Ss—切应力（与主应力的大值相等）。
T—轴上的扭矩。
r—轴的半径。
J—横截面极惯性矩。
另一方面，直接利用剪切载荷准确的确定称重传感器上的切应力是极为困难的。
对于剪切型轴销式称重传感器更是如此，下面列举了一些不够的原因：
（A）应变计是通过其栅长测量的是应变区的平均应变。如果在应变区内切应力的变化曲线非常陡，且应变计尺寸非常大，所测量的应变值就会比峰值小。
（B）大切应力只用了直接作用于其上的大剪切载荷的一部分。公式假设剪切载荷在一个已知的面积内，从底部到顶部较均匀分布，且切应力大值均匀分布在中性轴上。
（C）称重传感器上的载荷分布还应与安装接头的影响相吻合，如剪切型轴销式称重传感器，其载荷分布取决于轴销与安装接头两者之间的公差，所受载荷由于安装间隙不同而异。我们将讨论三种切应力称重传感器。准确计算为保证所需输出的弹性体尺寸，与以前所用的程序完全一样。首行粗略计算，后给出准确结果。切应力称重传感器尺寸大小的计算准确率，不如圆柱、弯曲和扭转型称重传感器。HBM剪切型称重传感器工字形截面切应力称重传感器
普通的用于计算切应力的公式为：
式中：Sa—平均切应力。
V—剪切载荷。
A—受剪部分的截面积。
这个公式可以用来计算破坏载荷，但不能给出弹性体粘贴应变计处中性轴上切应力的大值。对于切应力的大值的计算公式，应随着受剪截面的形状不同而变化。
图 7S形剪切式称重传感器
图 7是另一个 S形称重传感器简图，除了利用剪切应力代替弯曲应力外，其它均无变化。图中 A-A截面对于两个轴都是对称的，从侧面角度看呈现两倍的尺寸关系。应变计粘贴在工字形截面的腹板上，其截面尺寸为 b、c、d、f和 t。根据上述给定的尺寸，按计算程序计算出腹板的厚度 t。HBM剪切型称重传感器
下列中性轴切应力 Ss大值计算公式，引自参考文献[1]第 91页公式（2），即
式中：V—剪力。 t—腹板厚度。 A′—中性轴以上横截面面积。 Z′—从中性轴到面积
A′形心的距离。 A′Z′=A1Z1+A2Z2 A1Z1—中性轴以上翼缘面积乘以中性轴到翼缘形心的距离，依照图7，A1Z1＝fb（d+f/2）。 A2Z2—中性轴以上腹板的面积乘以中性轴到腹板形心的距离，A2Z2＝td×（d／2）。 J—中性轴以上截面的惯性矩
例如图 7中的称重传感器，假设所需的输出是 3.0mv/v，弹性体由 17—4PH不锈钢制成，Em=29.1×106磅/英寸 2，μ=0.29，利用公式（ 6）、（ 9）及 N=4（1+μ），求得应力为 33800磅/英寸 2，其中 E0/Ei=3.0mv/m，Gf=2.0，假设所给的载荷及尺寸如下：
P=V=15000磅，d=0.80英寸，f=0.20英寸，c=1.00英寸，b=1.50英寸。把这些数值代入公式（ 14），即可得到一个有关 t的二次方程式，解此方程求得t=0.273英寸。
为确定强度，还需要其它尺寸大小，例如确定承受载荷螺纹的允许直径，符合螺纹外径要求的宽度 b一定要足够大等。图中 A-A部分的箭头指向是高弯曲应力与拉伸应力合二为一的结合面，必须具有足够大的强度才能安全的承受载荷。粘贴有应变计的腹板两侧的盲孔部分可以是方形、矩形，也可以是圆形使得加工简单。据估计称重传感器任意部分的应力都比应变计处的应力小。工字形截面切应力称重传感器的误差来源依照惯例，当计算工字梁的应力时，假设腹板承受所有载荷。如果我们采用这种方法，那么将利用平均应力 Sα=V/A的计算公式来确定腹板的厚度。采用上面的例子，承受载荷的腹板截面面积是 A=2ct，又因为
A=V/Sα，则腹板厚度 t计算如下：此值比通过公式（ 14）得出的 t值小 18%，尽管公式（ 14）略显繁琐，但对于不同的截面形状，它的计算是比较准确的。HBM剪切型称重传感器
