Ermüdungsabhängige Kraftmessdosen 101

Im Gegensatz zu Standard-Kraftmessdosen, die für statische oder seltene dynamische Messungen ausgelegt sind, wurden die ermüdungsbeständigen Kraftmessdosen von Interface speziell dafür entwickelt, Millionen von wiederholten Belastungszyklen standzuhalten, ohne ihre Genauigkeit oder strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Die Geschichte von Interface begann mit ermüdungsbeständigen Wägezellen. Wir sind seit 1968 führend in dieser Technologie. Unsere ermüdungsbeständigen Wägezellen sind für eine Lebensdauer von mehr als 100 Millionen vollständig umgekehrten Belastungszyklen bei voller Kapazität ausgelegt. Diese bemerkenswerte Ausdauer gilt für die robuste mechanische Biegung der Wägezelle und die empfindlichen Dehnungsmessstreifen, die den Kern des Sensors bilden.

Der Vorteil der Ermüdungsbeständigkeit liegt in Design und Konstruktion

Was macht eine ermüdungsbeständige Wägezelle aus? Dazu gehören ein detailliertes Design, eine sorgfältige Materialauswahl und strenge Fertigungsverfahren. Hier sind einige wichtige mechanische und konstruktive Überlegungen:

#1 Reduzierte Spannungswerte – Bei ermüdungsgeprüften Biegungen sind die Spannungswerte nur etwa halb so hoch wie bei einer Standard-LowProfile®-Wägezelle von Interface. Diese erhebliche Spannungsreduzierung minimiert das Risiko der Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen bei längerem Gebrauch.

#2 Optimierte Geometrien und Oberflächenbeschaffenheit – Während der Produktion werden interne Punkte mit hoher Belastungskonzentration, wie z. B. scharfe Ecken und Kanten, sorgfältig poliert, um potenzielle Stellen für die Rissentwicklung zu eliminieren. Diese Sorgfalt auf Mikroebene erhöht die Lebensdauer der Wägezelle erheblich.

#3 Geringere Empfindlichkeit gegenüber Fremdlasten – Wägezellen mit Ermüdungsbewertung werden speziellen Anpassungen unterzogen, um eine geringere Empfindlichkeit gegenüber Fremdlasten zu gewährleisten als Standard-LowProfile®-Modelle. Dies ist in dynamischen Prüfszenarien von entscheidender Bedeutung, in denen außermittige Kräfte und Momente Fehler verursachen und die Ermüdung beschleunigen können.

#4 Kontrollierte mechanische Auslenkung – Ermüdungsgeprüfte Wägezellen weisen typischerweise eine mechanische Auslenkung auf, die etwa halb so groß ist wie die einer standardmäßigen, nicht ermüdungsgeprüften Wägezelle für die gleiche aufgebrachte Last. Folglich ist auch das Ausgangssignal etwa halb so groß. Diese reduzierte Durchbiegung trägt zur Langlebigkeit sowohl der mechanischen Struktur als auch der Dehnungsmessstreifen unter zyklischer Belastung bei.

Alle LowProfile®-Wägezellen mit Ermüdungsbewertung von Interface sind für eine Lebensdauer von 100 Millionen Ladezyklen bei voller Umkehrung der Messrichtung spezifiziert, was ein Beweis für ihre robuste Konstruktion und Fertigung ist.

Mechanische Überlegungen für Ermüdungsprüfungen

Zwei wesentliche Arten von Ermüdungsversagen sind die hochzyklische und die niedrigzyklische Ermüdung. High-Cycle-Fatigue bezieht sich auf niedrige Spannungsbelastungen, die auf ein mechanisches Bauteil einwirken und über Millionen von Lastzyklen zu einem Ermüdungsbruch führen können. Die zyklenarme Ermüdung bezieht sich auf höhere Spannungsbelastungen, die über weniger Zyklen zum Versagen führen. Da Ermüdungstests sehr anspruchsvoll sind, ist es umso wichtiger, dass die Mechanik richtig eingestellt und installiert wird. Vermeiden Sie bei der Installation Drehmomente oder übermäßige Krafteinwirkung direkt auf den Sensorkörper.

Mechanische Kapazität

Die Verwendung einer Wägezelle mit unzureichender Kapazität kann zu mechanischem Versagen oder dauerhaften Schäden führen. Die Auswahl einer deutlich überdimensionierten Wägezelle kann zu mittelmäßiger Leistung und reduzierter Auflösung führen, insbesondere bei der Messung kleinerer dynamischer Laständerungen.

Mechanische Befestigung

Eine ordnungsgemäße Befestigung ist bei Ermüdungsprüfungen aufgrund der sich wiederholenden Belastungen von entscheidender Bedeutung. Verstehen Sie die Auswirkungen von Einbaulagen mit und ohne Spannung auf die Lasteinleitung und das Potenzial für Seitenbelastung. Verlegen und sichern Sie die Kabel ordnungsgemäß, um zu verhindern, dass sie unerwünschte Kräfte auf die Wägezelle ausüben. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen sicher befestigt sind, um Bewegungen und mögliche Spannungskonzentrationen zu vermeiden. Das Aufbringen einer Vorspannung kann dazu beitragen, einen gleichmäßigen Kontakt aufrechtzuerhalten und die Auswirkungen dynamischer Kräfte auf die Befestigungselemente zu verringern. Eine unsachgemäße Befestigung kann sich bei Ermüdungstests bis zu 15-mal stärker auf die statische Prüfleistung auswirken.

Mechanische Befestigung

Verwenden Sie geeignete Befestigungs- und Isolationstechniken, um die Übertragung von Fremdvibrationen und Stößen auf die Wägezelle zu minimieren. Der Prüfaufbau sollte so gestaltet sein, dass eine Trennung oder Lockerung der Komponenten unter zyklischer Belastung verhindert wird. Die Befestigungselemente müssen mit dem vom Hersteller angegebenen Anzugsmoment angezogen werden, um eine gleichmäßige Klemmkraft während der gesamten Prüfung zu gewährleisten. Die Verwendung von qualitativ hochwertigen Gewinden minimiert den Verschleiß und das Risiko eines Versagens der Verbindungselemente über Millionen von Zyklen. Vergewissern Sie sich, dass alle Befestigungselemente für die erwartete Dauer und die Lastzyklen des Tests ausgelegt sind. Ziehen Sie bei Tests mit sehr langer Dauer den geplanten Austausch kritischer Verbindungselemente in Betracht.

Mechanische Grenzen bei der Ermüdungsprüfung

Diese durch die mechanischen Aspekte des Prüfaufbaus bedingten Einschränkungen können die Genauigkeit und Gültigkeit der Prüfung erheblich beeinträchtigen. Dazu gehören die Steifigkeit der Prüfmaschine und die Nachgiebigkeit des Spannzeugs, die das dynamische Verhalten und die Kraftaufbringung auf die Probe beeinflussen können. Richtig konstruierte Spannzeuge und Vorrichtungen gewährleisten eine gleichmäßige Lastverteilung und verhindern ein vorzeitiges Versagen an den Einspannstellen. Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und andere Umgebungsbedingungen können die mechanischen Eigenschaften des Prüfaufbaus und der Kraftmessdose beeinflussen. Eine konsistente Probenvorbereitung und die Kenntnis der Probengeometrie sind für wiederholbare Ermüdungsprüfungen unerlässlich. Trägheit und andere dynamische Effekte bei hohen Prüffrequenzen können die Lastmessung und -steuerung erschweren.

Vorteile des Einsatzes von Interface-Wägezellen mit Ermüdungsbewertung:

• Langfristige Verlässlichkeit: Garantierte Leistung für mehr als 100 Millionen vollständig umgekehrte Belastungszyklen minimiert Ausfallzeiten und gewährleistet konsistente Daten über längere Testzeiträume.
• Präzise Kraftmessung: Trotz der anspruchsvollen zyklischen Belastung behalten diese Kraftmessdosen eine hohe Genauigkeit und liefern zuverlässige Daten für kritische Ermüdungsanalysen.
• Langlebigkeit in dynamischen Umgebungen: Das robuste Design und die Konstruktion widerstehen den Belastungen durch wiederholte Belastung und dynamische Kräfte.
• Validierung und Haftungsschutz: Entscheidend für die Generierung von Ermüdungsdaten zur Validierung von Konstruktionen, zur Einhaltung von Sicherheitsvorschriften und zur Entschärfung potenzieller Haftungsfragen.
• FEA-Modell-Validierung: Experimentelle Ermüdungsdaten, die mit diesen Kraftmessdosen gewonnen werden, können zur Verfeinerung und Validierung von Finite-Elemente-Analyse-Modellen (FEA) verwendet werden, um die Konstruktionsgenauigkeit zu verbessern.
• Identifizierung von kritischen Fehlerpunkten: Ermüdungsprüfungen mit präziser Kraftmessung helfen, Schwachstellen in der Konstruktion zu erkennen, die Materialauswahl zu optimieren und Montagemethoden festzulegen.

Ermüdungsfestes Wägezellenangebot von Interface

Interface bietet ein umfassendes Sortiment an ermüdungsbeständigen Wägezellen an, die den unterschiedlichsten Anwendungsanforderungen gerecht werden.

Technischer Tipp: Wägezellen mit Schnittstellenermüdung basieren auf vollständig umgekehrten Lastzyklen, d. h. sie sind für zwei Richtungen ausgelegt. Diese Art von Belastungszyklus ist strenger als unidirektionale Belastung und ist die häufigste Anwendung von Wägezellen. Wenn eine Ermüdungswägezelle wiederholt nur in einer Richtung belastet wird, kann sie bis zu 133 % der bidirektionalen Ermüdungskapazität belastet werden, ohne dass ihre Ermüdungsleistung beeinträchtigt wird.

ERMÜDUNGSBESTÄNDIGE LOWPROFILE®-WÄGEZELLEN DER OBEREN SCHNITTSTELLE

• 1000 LowProfile-Wägezelle mit Ermüdungsbewertung – Vielseitig einsetzbar für Zug-, Druck- oder Universalanwendungen mit Kapazitäten von 1 lbf bis 1 Million lbf. Sie verfügt über eine sichere Überlast von 300 % und eine extrem geringe Momentenempfindlichkeit.
• 1000 High-Capacity Fatigue-Rated LowProfile Load Cell – Entwickelt für höhere Kraftmessungen unter Beibehaltung der Ermüdungsfestigkeit.
• 1500 LowProfile-Wägezelle mit geringer Kapazität – Diese Zelle ist ideal für Anwendungen mit geringer Kapazität, bei denen eine geringe Empfindlichkeit gegenüber exzentrischen Lasten entscheidend ist.
• 1208 Standard-Präzisions-Universal-LowProfile-Wägezelle in Flanschbauweise – Flanschbauweise mit hohen Kapazitäten und geringer Momentenempfindlichkeit.
• 1700 LowProfile-Wägezelle mit Flanschmontage – Kompaktes Design mit Flanschmontageoptionen.

BELIEBTESTE SCHNITTSTELLE ERMÜDUNGSBEWERTETE MINI®-WÄGEZELLEN

• MBI Überlastgeschützte Miniaturbalken-Wägezelle mit Ermüdungsbewertung – Kompakte Balkenkonstruktion mit Überlastschutz.
• SSMF Ermüdungsgeprüfte S-Typ-Wägezelle – S-Träger-Konstruktion, die speziell für Ermüdungsanwendungen ausgelegt ist.
• SuperSC S-Type Miniatur-Wägezelle – Option für Ermüdungsbewertung – Miniatur-S-Träger mit einer Option für Ermüdungsbewertung für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen.

VERFÜGBARE MINI-WÄGEZELLEN-STANDARDMODELLE MIT ERMÜDUNGSGERECHTEN OPTIONEN

• SM, SMA, SMTM, SMT, SSM, SSM2, SSM-FDH, SSMH, und SuperSC

Jede Modellgruppe von Ermüdungsmesszellen hat verschiedene Kapazitäten und Varianten, einschließlich zusätzlicher Brückenoptionen. Alle Produktvarianten, Kapazitäten, Anpassungsoptionen und die Verfügbarkeit sind online verfügbar. Wie bei allen Wägezellen von Interface sind auch Sonderanfertigungen und kundenspezifische Lösungen möglich.

Anwendungsfälle für ermüdungsabhängige Wägezellen

Die einzigartigen Fähigkeiten von Wägezellen mit Ermüdungstests machen sie für verschiedene anspruchsvolle Anwendungen unverzichtbar. Hier ein kurzer Überblick über die Arten der Ermüdungsprüfung.