Snímače síly

Rozsah zatížení

5 N – 2 500 kN (kvazistaticky)
1 kN – 1 000 kN (dynamicky)

Druh zkoušky

Zkouška tahem
Zkouška ohybem
Zkouška tlakem
Zkouška únavy
Zkoušky lomové mechaniky

Třída přesnosti

ISO 7500-1
ASTM E4

Srovnání snímačů síly Požadavky Vlastnosti a výhody Přesnost Volitelné příslušenství

V oblasti zkoušení materiálů se ke sledování mechanických vlastností materiálu používá snímač, který měří sílu potřebnou k deformaci nebo lomu materiálu. Snímače síly převádějí fyzikální veličinu sílu na elektrické napětí, které lze snadno měřit. Snímače síly se používají k měření při zkouškách v tahu, tlaku a ohybu, jakož i pro torzní a cyklické zkoušky.

Vzhledem k často extrémním a různorodým požadavkům při zkoušení materiálů je snímač síly srdcem zkušebního systému. Ze své podstaty je předpokladem pro spolehlivé a reprodukovatelné výsledky zkoušek. Aby byla tato klíčová součást optimálně začleněna do zkušebního systému, vyvinula a vyrobila společnost ZwickRoell vlastní patentovanou řadu snímačů síly Xforce, které splňují nejvyšší požadavky na přesnost a odolnost.

Srovnání snímačů síly
Xforce	Řada s přesností P	Řada s vysokou přesností HP	Řada s vysokou přesností HP+ ¹	K	Řada K+ ¹	Vysokokapacitní řada	Dynamická řada ^₂
Nominální síla F_nom	5 N – 150 kN	5 N – 10 kN	5 N – 10 kN	10 kN – 250 kN	10 kN – 250 kN	330 kN – 2 500 kN	1 kN – 1 000 kN
Třída přesnosti 1 x % F_nom	0,4 %	0,2 %	0,1 %	0,2 %	0,1 %	od 0,2 % Fnom	od 0,4 % Fnom
Třída přesnosti 0,5	2 %	1 %	0,1 %	1 %	0,1 %	od 1 % Fnom	od 1 % Fnom
Oblasti použití	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické zkoušky	Kvazistatické a cyklické zkoušky

¹ Snímače síly řady + mají širší rozsah měření, ve kterém je platná kalibrace v dané třídě přesnosti.
² Dynamický snímač síly Xforce je vybaven integrovaným akcelerometrem (od 5 kN).

Požadavky na snímače síly

Osové limity síly

Osové limity síly, mezní hodnoty a rozsahy síly ve směru osy měření snímače síly. Nadměrná síla ve směru osy měření snímače síly může vést ke zhoršení přesnosti měření jako důsledek trvalé deformace snímače.

Snímače síly Xforce vydrží až 150 % zatížení své nominální hodnoty bez posunu nulového bodu, k jejich poškození dochází při přetížení o víc jak 300 % nominální síly. Díky unikátní interní elektronické identifikaci systému snímače síly náš zkušební software testXpert automaticky načte technická data snímače a nastaví příslušné limity síly a dráhy pro zkoušku.

Příčné síly

Příčné síly jsou vnější mimoosové síly působící na funkční plochu tenzometru. Tyto síly negativně ovlivňují výsledky zkoušek.

Naše snímače síly Xforce (HP a K) jsou speciálně vyrobeny a určeny pro zkoušky, které mohou vyvolat příčné síly. Příčná síla na úrovni 10 % jmenovité hodnoty snímače způsobuje odchylku měření pouze ±0,02 %.

Teplota

Kolísání teploty a teplotní dilatace komponentů snímače síly může vést k ovlivnění výsledků zkoušek.

Naše snímače síly Xforce, zejména série HP a K, mají integrovanou funkci teplotní kompenzace.

Ohybové momenty

Ohybové momenty vznikají účinkem příčné síly, zatížením působící jako páka nebo vlivem excentrické osové síly.

Snímače síly Xforce jsou navrženy tak, aby byly minimálně ovlivněny ohybovými momenty. Deformační prvky vykazují vysokou ohybovou tuhost při působení superponovaných příčných sil, ohybových nebo krouticích momentů.

Krouticí momenty

Pokud příčná síla nepůsobí kolmo na osu zatěžování, vyvolává krouticí moment. Krouticí momenty se rovněž vytvářejí zkušebním zařízením nebo vzorkem, např. při zkoušce tlakem vinutých pružin.

U snímačů síly Xforce odpovídá krouticí moment 0,2 % (P a HP) nebo 0,005 % (K) jmenovité síly na mm pro každý mm paralelního posunu.

Video: Snímač síly Xforce

Vysoká přesnost a odolnost. Neberte nás za slovo. Přesvědčte se sami.

Patentované snímače síly – výhradně od ZwickRoell

Vlastnosti a výhody snímačů síly Xforce

Průvodce pro snímač síly v Konfiguraci systému ve zkušebním softwaru testXpert III

Unikátní funkce vlastní identifikace

Ušetříte čas, vyhnete se chybám a budete mít jistotu, že je váš snímač síly zabezpečen.

Po připojení se typ a další technické údaje snímače síly, včetně mezních hodnot, automaticky načtou a identifikují naším zkušebním softwarem testXpert.
Odpadá nutnost ručního zadávání těchto informací, čímž se předchází možným chybám, které by mohl uživatel vytvořit.
Kritické informace, jako jsou velikost síly a datum, kdy došlo k přetížení snímače, se zaznamenávají do systémové paměti.

Podniková kalibrace v souladu s normami

Spolehněte se na přesnost svého snímače síly.

Certifikovaná podniková kalibrace podle norem ISO 7500 a ASTM E4
Před odesláním je každý snímač zatížení kalibrován s kompletním zkušebním systémem, včetně pohonu i měřicí a řídicí elektroniky.
Informace o kalibraci jsou dokumentovány v podnikovém kalibračním certifikátu, který je součástí dodávky snímače síly.

Více o ISO 7500-1 / ASTM E4

Vynikající linearita

Snažte se zvýšit hodnotu vašich zkoušek.

Linearita nebo nelinearita udává chyby snímače síly v celém pracovním rozsahu.

Norma ASTM E4 stanoví, že prokázaná relativní odchylka nesmí být větší než 1 % naměřené hodnoty (obvykle od 1 % do 100 % jmenovité síly snímače zatížení):

Snímače síly Xforce HP a Xforce K: maximální zobrazená odchylka je 1 % naměřené hodnoty od 0,1 % jmenovité síly a 0,25 % naměřené hodnoty od 0,4 % jmenovité síly
Dynamické snímače síly Xforce: maximální zobrazená odchylka je 1 % naměřené hodnoty od 0,5 % jmenovité síly a 0,5 % naměřené hodnoty od 1 % jmenovité síly

Norma ISO 7500-1 definuje třídy přesnosti od 0,5 do 3, přičemž nejběžnější kalibrace strojů pro zkoušení materiálů odpovídá třídě 1:

Snímače síly Xforce splňují všech pět kritérií ISO 7500-1 třídy přesnosti 1 a 0,5.

Široký rozsah měření snímače síly

Odpadá nutnost nákupu a kalibrace několika dalších snímačů síly.

Jediný snímač síly s rozsahem měření od 0,1 % do 100 % jmenovitého zatížení pokrývá několik aplikačních požadavků.
Dostupný měřicí rozsah není ovlivněn hmotností použitého zkušebního přípravku nebo upínacích čelistí až do 45 % jmenovité síly.

Odolné a spolehlivé produkty

Zkoušejte bez obav.

Integrovaná ochrana proti přetížení
Software testXpert umožňuje nastavit limity síly, které zajistí automatické vypnutí pohonu zkušebního systému.
Softwarové a hardwarové koncové vypínače vymezují dráhu pohybu příčníku, což do jisté míry také chrání vaše snímače síly a zkušební přípravky.
Snímače síly Xforce vydrží až 150 % zatížení své nominální hodnoty bez posunu nulového bodu, k jejich poškození dochází při přetížení o víc jak 300 % nominální síly. Proto není obvykle nutné používat prvky ochrany proti přetížení, jako jsou předepjaté pružiny, mechanické zarážky nebo vodící sloupky k zamezení vlivu bočních sil.

Jeden snímač síly s upínacími čepy pro dva pracovní prostory

Jednoduchá, rychlá a přesná montáž upínacích čelistí vzorků

Snadná výměna a vystředění zkušebních přípravků

Každý snímač síly je opatřen přesným montážním čepem, aby bylo možné rychle a bez vůle upnout čelisti či zkušební přípravky a optimálně je vyrovnat s osou zatěžování.
Referenční pozice (např. vzdálenost zkušebních přípravků, čelistí) se nastavují pouze jednou a jsou uloženy v konfiguraci systému zkušebního softwaru testXpert.
Snímač síly Xforce K má volitelný montážní čep, který umožňuje jeho použití ve dvou zkušebních prostorech stroje (horním a dolním).
Dynamické snímače síly Xforce mají vždy montážní příruby, které zajišťují dynamickou únavovou pevnost.

Rychlá výměna snímače síly

Úspora času díky použití více snímačů síly na stejném stroji

Pokud se používá více snímačů síly nebo v případě jejich časté výměny, doporučujeme volbu „Připojení na montážní čep“. Pomocí montážního čepu můžete připojit druhý snímač síly ke stávajícímu na zkušebním stroji stejným způsobem, jako byste namontovali zkušební přípravek. Namísto našroubování a odšroubování snímačů síly při každé výměně zůstane původní snímač na svém místě a jen se na montážní čep nasadí a zajistí druhý komponent. Tento způsob přináší následující výhody:

Kabely nejsou zbytečně namáhány kroucením
Lepší manipulace a úspora času
Snadné, okamžité vystředění vůči ose zatěžování

Jak funguje snímač síly?

Nejčastěji se v průmyslu používají tenzometrické snímače síly. Hlavním konstrukční součástí je deformační prvek, na němž jsou umístěny tenzometry propojené do měřicího můstku.

Když na snímač síly působí zatížení, mechanický prvek s tenzometry se pružně deformuje. Mechanická deformace prvku v podobě natažení a stlačení se přenáší na tenzometry. Deformace tenzometru účinkem síly vyvolává změnu jeho rezistivity. Měřicí elektronika tuto změnu převede na měřicí signál a dále zpracovává.

Snímač síly, který měří tlakové zatížení, bývá obvykle namontován pod zkušební přípravky. Snímače síly jsou určeny pro zatížení v tahu i tlaku.

Jak funguje snímač síly? Znázornění tenzometrického snímače síly při natažení a stlačení — Natažení / Stlačení tenzometrů

Přesnosti snímače síly

Přesnost snímače síly se určuje z chyby měření. Čím menší je chyba měření, tím je snímač síly přesnější. Významnou vlastností určující přesnost je linearita (nebo nelinearita).

Grafické znázornění linearity snímače síly

Linearita (nelinearita)

¹ Použití ² Zatížení ³ Nastavení nuly ⁴ Výkon ⁵ Nelinearita ⁶ Hystereze

Linearita je matematický vztah znázorněný přímkou. V případě snímače síly je to vztah mezi působící silou a odezvou snímače. Přesnost snímače síly se obvykle udává ve tvaru ±x % výsledné hodnoty.

Příklad: Snímač síly Xforce HP+ Fnom 1 000 N je zkalibrován ve třídě přesnosti 0,5 Přesnost ±0,5 % snímače síly v rozsahu od 1 N do 1 000 N. Pro nejnižší hodnotu 1 N to znamená, že tato síla je měřena s přesností ±0,005 N.

Hystereze

Hystereze je definována jako maximální rozdíl mezi dvěma údaji snímače síly pro stejnou aplikovanou zátěž. Jedna hodnota se získá zatížením od nuly a druhá odlehčením zatížení z maximální jmenovité síly snímače.

Opakovatelnost

Maximální rozdíl mezi naměřenými hodnotami snímače síly při opakovaném zatížení za stejných podmínek včetně prostředí.

Rozsah teplotních změn a nulový bod

Odchylky hodnot nebo posun nulového bodu v důsledku změny teploty snímače síly.

Zjistěte více o tom, jak vám naše snímače síly mohou pomoci vyřešit problémy při zkoušení.

Spojte se s našimi odborníky – rádi vám zodpovíme všechny vaše dotazy.

Kontaktujte nás

Volitelné příslušenství snímačů síly

Zařízení pro denní kontrolu

Zařízení pro denní kontrolu se používá k pravidelné kontrole snímačů síly do 500 N pomocí srovnávacích hodnot, které byly naměřeny po rekalibraci/seřízení. Zařízení sestává ze dvou referenčních standardů (hlavní/záložní).

Použití přípravků a softwaru na libovolný počet strojů díky jednoduché instalaci a demontáži.
Zjištění systematických chyb snímače síly jak pro tahové, tak tlakové zatížení.
Spolehlivé výsledky zkoušek: Provádění kontrol mezi pravidelnými kalibracemi slouží k ověření, že snímač síly nevykazuje systematické chyby.
Výsledky denní kontroly se zaznamenávají do protokolu v testXpert.
Sledovatelnost: Veškeré zkoušky, jež jsou kritické z hlediska bezpečnosti, mají specifické požadavky na sledovatelnost a dokumentaci. Pomocí našeho testovacího softwaru ZwickRoell může administrátor nastavit, co se má zaznamenávat a pro které operace a události je třeba přidat odůvodnění.

Zařízení pro denní kontrolu snímačů síly do 500 N

Měřicí systém snímačů síly Xforce s jednotkou překlenutí (bypass)

Snímače síly s jednotkou překlenutí jsou vhodné pro tyto případy:

Zkoušky se provádějí při vysoké zkušební rychlosti. A zde hrozí riziko, že bezpečnostní limity pro zastavení systému nebudou reagovat dostatečně rychle.
Zkoušky probíhají s malými vzdálenostmi mezi zkušebními přípravky nebo na krátkých dráhách; proto jsou také obzvláště vhodné pro zkoušení pružin a součástí.

Při zkouškách ve směru stlačení jsou snímače síly Xforce HP chráněny mechanickou ochranou proti přetížení a integrovanou jednotkou překlenutí (bypass).

Mechanická ochrana blokuje přetížení snímače, aby nedošlo k překročení přípustné mezní hodnoty síly. Tím nedojde k přetížení snímače síly, čímž se zabrání jeho poškození.
Integrovaná jednotka překlenutí síly (bypass) chrání celou zkušební sestavu: Za úrovní síly 120 +6/-4 % F_nom se působící zatížení přenáší na několik pružin. Výsledkem je, že zatížení překlene celou zkušební sestavu. Toto překlenutí zatížení zabraňuje nárůstu síly přímo na snímači síly, které by mohlo způsobit jeho přetížení nebo dokonce zničení.

Překročení dráhy (s) jednotky s překlenutím zatížení a mechanickým dorazem

Příklady zkušebních systémů používajících snímače síly

Informace o snímačích síly Xforce ke stažení

Informace o produktu: Snímač síly Xforce K PDF 3 MB
- DE
- EN
Informace o produktu: Snímač síly Xforce HP PDF 383 KB
- DE
- EN
Informace o produktu: Snímač síly Xforce HP+ a Xforce K+ PDF 3 MB
- DE
- EN
Informace o produktu: Snímač síly Xforce P PDF 1 MB
- DE
- EN
Informace o produktu: Snímače síly 330 kN – 2 500 kN PDF 244 KB
- DE
- EN
Informace o produktu: Snímač síly Xforce, dynamika PDF 314 KB
- DE
- EN
Informace o produktu: Měřicí systém snímačů síly s jednotkou překlenutí (bypass) PDF 389 KB
- DE
- EN
Denní kontrola PDF 750 KB
- DE
- EN

Často kladené dotazy

Jak funguje snímač síly?

Princip snímače síly spočívá v mechanické deformaci prvku, na němž jsou umístěny tenzometry propojené do měřicího můstku. Když na snímač síly působí zatížení, mechanický prvek s tenzometry se pružně deformuje. Mechanická deformace prvku v podobě natažení a stlačení se přenáší na tenzometry. Deformace tenzometru účinkem síly vyvolává změnu jeho rezistivity. Měřicí elektronika tuto změnu převede na měřicí signál a dále zpracovává.

Co se ve snímači síly děje?

Snímač síly „převádí“ zatížení způsobené tahem, tlakem nebo krutem na elektrický signál, který lze měřit, vyhodnocovat a zaznamenávat.

Jak je snímač síly zkonstruován?

Hlavní součástí snímače síly je mechanický pružný prvek, na němž jsou umístěny tenzometry.

Jak fungují tenzometry?

Tenzometr je pasivní snímač, který reaguje na deformaci změnou elektrického odporu. V oblasti zkoušení materiálů se tenzometry používají jako prvky snímačů síly.

Co snímače síly měří?

Snímače síly se používají k měření zatížení, které na ně působí Většinou se používají pro měření kvazistatických tahových a tlakových sil, ale jsou vhodné rovněž pro měření sil dynamických.