Монтаж тензодатчиков: узлы встройки, ножки, проушины и типичные ошибки

Пять принципов правильного монтажа

Тензодатчик измеряет деформацию своего упругого элемента. Всё, что деформирует его «не так», как при поверке на заводе, превращается в погрешность: боковая сила, изгиб от перекоса, зажатый корпус, упор платформы в стену. Поэтому монтаж сводится к пяти правилам.

1. Нагрузка по оси. Вес приходит на датчик в направлении, для которого он рассчитан: сжатие — для колонного и шайбы, сжатие или растяжение — для S-образного, изгиб/сдвиг — для балок и одноточечных (вид нагрузки для каждого семейства указан в описании типа средств измерений рег. № 76409-19). По ТУ Sierra характеристики датчика остаются в норме при отклонении силы от оси до 0,5°.
2. Никаких боковых сил и моментов. Горизонтальные силы (торможение машины, удар, ветер, перекос рамы) должны уходить в упоры и ограничители, а не в датчик.
3. Свобода температурного расширения. Длинная стальная платформа летом и зимой меняет длину на миллиметры. Если опоры жёсткие, это удлинение давит на датчики сбоку. Самоустанавливающиеся узлы (ножка с шарниром, чашки колонного датчика, проушина со сферическим подшипником) позволяют конструкции «дышать».
4. Жёсткое ровное основание. Все опоры в одной плоскости и нагружены; основание не проседает под грузом.
5. Электрика отдельно от механики. Сварочный ток и ток молнии не должны идти через датчик; кабель — без натяжения, вдали от силовых линий.

Как крепится каждый тип датчика

Способ монтажа определяется конструкцией упругого элемента. Выберите тип — покажем схему узла, что держит датчик и чего делать нельзя.

Схема

Одноточечный Одноопорная балка Двухопорная балка Колонный S-образный Шайба

Одноточечный (SL6). Один датчик держит всю платформу. Крепится болтами: один торец — к раме, другой — к платформе через проставки; середина свободна. Платформа — не больше паспортной, под ней — перегрузочный упор с зазором.

Виды нагрузки — из описания типа средства измерений «Датчики весоизмерительные тензорезисторные Sierra» (приложение к сертификату об утверждении типа № 76409-19 от 06.12.2024). О самих типах датчиков подробно — в статье «Что такое тензодатчик».

Мастер подбора: какие узлы подходят к датчику

Выберите тип и модель датчика, затем номинал. Мастер покажет узлы встройки и аксессуары из каталога Sierra, для которых совместимость записана в карточке или паспорте. Где в карточке применимость не указана, так и написано — такие позиции уточняйте у менеджера Sierra.

Все монтажные приспособления в каталоге Sierra

Применимость — дословно из паспорта или карточки. Где указаны только коды датчиков Zemic или применимость не указана вовсе, совместимость с датчиками Sierra уточняйте у менеджера Sierra.

Кроме таблицы в каталоге есть кабели для удлинения линии (раздел «Кабели для тензодатчиков»). Цены и наличие — в карточках каталога.

Одноточечные датчики: болты, размер платформы и упор

Одноточечный (single point) датчик держит всю платформу один. Он рассчитан на то, что груз лежит не по центру: в паспортах SL6 указана угловая коррекция 0,02 % от нагрузки на 100 мм смещения и максимальный размер платформы. Если платформа больше паспортной, погрешность при грузе на краю выходит за эти пределы.

Как крепить

• Датчик крепят болтами: один торец — к раме основания, другой — к платформе. Касается конструкции он только монтажными площадками на торцах; середина с тензозоной висит свободно, ничего не должно её подпирать.
• Стрелка на корпусе (если есть) показывает направление нагрузки — ставьте по ней.
• Основание и платформа — жёсткие: прогиб рамы добавляет изгиб, которого не было при заводской настройке угловой коррекции.
• Болты не должны упираться концом в тело датчика. Моменты затяжки в паспортах SL6 не указаны — уточняйте у менеджера Sierra.
• Поставьте перегрузочный упор: винт или жёсткий выступ под платформой с зазором. Упор должен коснуться платформы раньше, чем нагрузка дойдёт до предельной (по паспортам SL6 — 150 % НПИ, у SL6J1 и SL6H5 — 120 %), и не касаться её при рабочих нагрузках. Отдельных упоров в каталоге Sierra нет — это деталь конструкции весов.

Одноопорные балки SH8C: ножка, пластина, узел встройки

Одноопорная (консольная) балка — самый массовый датчик платформенных весов. Один конец балки неподвижен: его прикручивают двумя болтами к раме. На второй, свободный конец приходит нагрузка — через опорную ножку снизу или узел встройки. Датчик работает на изгиб (сдвиг), и важно, чтобы свободный конец мог прогибаться, а вес приходил строго вертикально.

Опорная ножка

Ножку вкручивают в резьбовое отверстие нагружаемого конца балки. Паспорт SHJ-8-201 перечисляет, зачем она нужна: регулировка высоты, автоматическая центровка с помощью шарнира, ограничение горизонтального сдвига и автоматическая корректировка смещения; снизу — резиновая галоша. Шарнир позволяет платформе смещаться при нагреве и торможении груза так, что датчик не получает боковой силы. Ножкой же выравнивают высоту всех углов, чтобы платформа не качалась по диагонали.

Резьбу ножки подбирают под датчик. По паспорту SHJ-8-201: M12×1,75 — для 50 кг–2 т, M16×2 — для исполнения 3 т SE, M20×1,5 — для 2,5–5 т, M24×2 — для 10 т. Резьбу своего датчика сверьте с его паспортом: у SH8C по паспорту M12×1,75 (0,5–2,5 т), M20×1,5 (3–5 т) и M24×2 (7,5–10 т).

Подкладная пластина

Пластина SHD-8-301 по паспорту «используется в платформенных весах для обеспечения рабочего хода тензодатчика»: она поднимает неподвижный конец над рамой, и свободному концу есть куда прогибаться. Без неё балка, прикрученная прямо к ровной раме, может лечь на раму всей длиной. Исполнения: 50 кг–3 т SE, 2,5–5 т, 7,5–10 т.

Узлы встройки для бункеров

Для бункеров, ёмкостей и силосов, где опору нельзя просто поставить на пол, есть готовые узлы: SHM-8-402 — по паспорту для SH8C, SHM8C, SB8C, SBM8C на 50 кг–5 т, и SHM-8-402C — с шариковым силовводом и дополнительными стабилизаторами для боковой устойчивости, на 50 кг–2 т. Узел SHM-8-402 продаётся и в сборе с датчиком SH8C.

Для платформенных весов удобнее готовый весовой комплект SH8C: по паспорту в нём 4 датчика SH8C или SH8C3, 4 опорные ножки, 4 подкладные пластины, сводящая коробка SJB-S-4 и 4 м экранированного кабеля.

Двухопорные балки SHM9A, SHM9B, SH9F

Двухопорная балка лежит концами на двух опорах основания, а нагрузка приходит в середину — через седло платформы или подвес. Вид нагрузки по описанию типа — двойной изгиб. Такие датчики ставят в автомобильные и вагонные весы, системы взвешивания цистерн и измерения осевой нагрузки (описания карточек SHM9A, SHM9B, SH9F).

• Обе опоры — в одной плоскости и на одной оси; балка не должна быть зажата жёстко с двух концов, иначе при нагреве она получит продольную силу.
• Нагрузка — строго в центральную точку; седло не должно касаться балки ничем, кроме своей опорной поверхности.
• Кабели у SHM9A и SHM9B длиной 12 или 16 м, у SH9F — 13 м (паспорта): проложите их в защитной трубе до сумматора.

Отдельных узлов встройки для двухопорных балок в каталоге Sierra нет — комплектацию под вашу конструкцию уточняйте у менеджера Sierra. Про узлы автовесов и их износ — в статье «Ремонт и диагностика автомобильных весов».

Колонные датчики: опорные чашки и самовозврат

Колонный датчик работает на сжатие и стоит вертикально между двумя опорными чашками: нижняя — на фундаменте, верхняя — под балкой платформы. Когда платформа от нагрева или при заезде машины смещается вбок, колонна слегка наклоняется, а под весом снова встаёт вертикально — платформа возвращается в центр. Поэтому у колонных весов нет жёсткой фиксации платформы, а боковые перемещения ограничивают упоры с зазором.

• SHM14K и SBM14G по паспортам поставляются в комплекте с чашками и защитным фартуком на нижнюю опору.
• Узел HM-14-403 по карточке даёт защиту от проворота, ограничение горизонтального сдвига и автоматическую корректировку смещения; применимость в карточке — Zemic HM14C, BM14C.
• BY-14-106 в карточке есть в трёх комплектациях: чашки; чашки + фартук + хомуты; чашки + фартук + хомуты + эксцентрики.
• Опорные поверхности чашек чистые, без коррозии и вмятин; датчик стоит вертикально, фартук закрывает нижнюю чашку от грязи и воды.

Износ чашек, лёд в узле и упор платформы в отбойник — частые причины «плавающих» показаний автовесов. Как их искать — в статье о ремонте автомобильных весов.

S-образные датчики SH3: проушины, вилки, подвес

S-образный датчик по паспорту SH3 работает на сжатие и растяжение. Чаще всего его подвешивают: верхняя резьба — к конструкции, нижняя — к грузу (бункер, ёмкость, крюк). Чтобы датчик сам выставлялся по линии силы, в оба резьбовых отверстия вкручивают проушины со сферическим шарниром.

• Проушина SHL-3-003 по паспорту: сталь с никелировкой, бронзовая вставка в сферическом подшипнике, регулировка высоты, автоматическая центровка; для SH3, SH3G, SB3.
• SHL-3-006 — вилка в комплекте с проушиной (шарнирный подвес). Вилка отдельно поставляется как SHL-3-008 (паспорт SHL-3-006).
• Кольцо HL-3-002 — по карточке для SH3, SH3G и ряда других S-образных датчиков, резьба M12×1,75.
• Готовые комплекты: SH3 с двумя проушинами и SH3 с двумя проушинами и двумя вилками.
• Проушины законтрите гайкой, чтобы датчик не проворачивался и не скручивался. Резьба проушины должна совпадать с резьбой датчика по его паспорту.

Мембранные датчики-шайбы SH2

Шайба — низкий датчик для мест, куда не помещается балка или колонна: бункеры, прессы, стенды (описания карточек SH2D4, SH2F, SH2R, SBM2R, SH2T). Опорное кольцо ложится на плоское жёсткое основание, сила приходит в центральную втулку.

• Основание под кольцом — плоское, без выступов и сварных наплывов: опора на отдельные точки искажает деформацию мембраны.
• Нагрузку подводят через центральную втулку — сферической шайбой или своим нагрузочным элементом, чтобы сила шла по оси.
• На растяжение шайбу нагружают через резьбу втулки (у SH2D4 по паспорту — от M16×2 до M120×4 по номиналам). По ТУ Sierra SH2 не нагружают на растяжение и сжатие в одном цикле.

Отдельных узлов для шайб в каталоге нет — уточняйте у менеджера Sierra.

Боковые силы и температурное расширение

Стальная конструкция удлиняется при нагреве примерно на 12 мкм на каждый метр и каждый градус (коэффициент линейного расширения стали ≈ 12·10⁻⁶ 1/°C, справочное значение). На длинной платформе автовесов разница между зимой и летом даёт миллиметры. Если опоры жёстко зажаты, это удлинение превращается в боковую силу на датчики и дрейф нуля. Самоустанавливающиеся узлы — шарнир ножки, чашки колонного датчика, сферический подшипник проушины — дают платформе свободно «дышать» и возвращаться на место.

Что делать на практике:

• Используйте штатные самоустанавливающиеся узлы для своего типа датчика, не заменяйте их жёстким креплением.
• Оставьте зазоры между платформой и отбойниками, стенами приямка, пандусами — с учётом смещения зимой и летом. Упоры должны ограничивать ход, а не держать платформу постоянно.
• Боковые силы от торможения машины, удара, ветра на ёмкость принимают упоры и тяги, а не датчики.

Распределение нагрузки по опорам

Номинал датчиков выбирают по самой нагруженной опоре, а не по среднему «масса / число датчиков». Если центр масс груза смещён — например, двигатель стоит у края рамы или бункер заполняется неравномерно, — одна опора получает заметно больше других.

Пример: груз 2000 кг в центре платформы на 4 опорах даёт по 500 кг на опору. Тот же груз, сдвинутый в угол, почти целиком ложится на одну опору — датчик на 1000 кг будет перегружен вдвое. Датчик выдерживает предельную нагрузку 150 % НПИ (паспорта SH8C, SH3, SHM14K); выше — риск остаточной деформации. Как выбирать номинал с запасом — в статье «Характеристики тензодатчиков».

Жёсткость и ровность основания

Когда опор больше трёх, платформа стоит на них устойчиво, только если все опоры лежат в одной плоскости. Иначе одна опора «висит» и не нагружена, а диагональная пара перегружена — весы показывают разный вес в разных углах, и юстировкой это до конца не убрать.

• Фундамент и рама не прогибаются под полной нагрузкой: прогиб основания меняет распределение веса между датчиками при каждом взвешивании.
• Выравнивайте высоту опор регулировкой ножек (SHJ-8-201 и аналогичные) или прокладками под нижние опоры, а не подкладками под сам датчик.
• Проверка: пустая платформа не качается по диагонали; нажатие на каждый угол даёт одинаковый отклик.
• Под сварные рамы и бетон — время на усадку: ровность проверяйте после того, как бетон набрал прочность, а сварка остыла.

Числовых допусков на неплоскостность опор в паспортах датчиков Sierra нет; требования к конкретной конструкции уточняйте у менеджера Sierra или в проекте весов.

Сварка, заземление и молния

Сварочный ток ищет путь к массе. Если датчик оказался на этом пути, ток проходит через тензорезисторы и тонкие проводники моста и выводит датчик из строя. Правило простое: не варить конструкцию с установленными датчиками.

1. На время сварочных работ ставьте вместо датчика макет — стальную вставку тех же присоединительных размеров, а датчик монтируйте последним.
2. Если без сварки рядом с установленными датчиками не обойтись: отключите кабели датчиков от сумматора и индикатора, поставьте массу сварочного аппарата на ту же деталь, которую варите, как можно ближе к шву, и проложите гибкую медную перемычку (шунт) в обход каждого датчика — от платформы к основанию.
3. Никогда не ставьте массу так, чтобы между ней и швом оказался датчик.

Заземление в работе

• Платформу и фундамент соединяют гибкими заземляющими перемычками в обход каждого датчика — так токи утечки и наводки от молнии идут мимо датчиков. У колонных датчиков автовесов перемычка входит в узел (см. схему выше).
• Экран кабеля датчика заземляют в одной точке — у индикатора или в сумматоре. Подробно — в статье «Как подключить тензодатчик».

Прокладка кабеля

• Не укорачивайте кабель датчика. Его длина учтена в заводской настройке: длина кабеля указана в паспорте — например, 4 м у SH8C на 0,5–2 т, 12 или 16 м у SHM14K; у SH8C есть и исполнения с удлинённым кабелем 6 м. Лишнее сворачивают кольцом в сумматоре или рядом.
• Кабель не должен натягиваться при движении платформы: оставьте свободную петлю у датчика и закрепите кабель на неподвижной части.
• Перед вводом в датчик и в сумматор сделайте провис вниз — «каплесборник», чтобы вода стекала, а не шла по кабелю внутрь.
• Ведите кабель отдельно от силовых линий и сварочных кабелей; на улице и в полу — в защитной трубе или металлорукаве.
• Удлинять линию от сумматора до индикатора можно кабелем из раздела «Кабели для тензодатчиков» — 4-жильным экранированным Ø 5 мм (куски по 3,5 м или бухта). Когда линия длинная и нужна 6-проводная схема — см. статью «Как подключить тензодатчик» и уточняйте кабель у менеджера Sierra.

Порядок монтажа по шагам

1. Проект. Число и расположение опор, номинал по самой нагруженной опоре (калькулятор выше), тип датчика и узлы встройки. Для 4 опор и больше — сумматор.
2. Основание. Фундамент или рама жёсткие; опорные плиты в одной плоскости. Бетон набрал прочность, сварные рамы остыли.
3. Сварка с макетами. Все сварочные работы — до установки датчиков, с макетами на их местах. Масса сварочного аппарата — рядом со швом.
4. Узлы встройки. Установите пластины, чашки, вилки и ножки; проверьте резьбу по паспорту датчика; опорные поверхности чистые.
5. Датчики. Ставьте по направлению нагрузки (стрелка на корпусе), без натяжения кабеля; проушины законтрите.
6. Выравнивание. Ножками или прокладками выведите опоры в одну плоскость: платформа не качается, все опоры нагружены; зазоры до упоров и стен по периметру.
7. Заземление и кабель. Перемычки в обход датчиков, экран в одной точке, кабель в защите, с петлёй-каплесборником.
8. Подключение. Сумматор и индикатор — по схеме из статьи «Как подключить тензодатчик».
9. Юстировка и калибровка. Выровняйте углы подстройками сумматора, затем откалибруйте весы гирями.

Юстировка углов и калибровка после монтажа

Даже при идеальной механике датчики немного различаются по чувствительности, а опоры — по нагрузке. Поэтому после монтажа весы с несколькими датчиками сначала юстируют по углам, потом калибруют.

1. Прогрейте индикатор, обнулите пустые весы.
2. Ставьте один и тот же груз (обычно 20–30 % от Max) поочерёдно над каждой опорой и сравнивайте показания.
3. Подстроечными резисторами сумматора снижайте показания «тяжёлых» углов до уровня самого лёгкого; повторите 2–3 прохода.
4. Если один угол сильно выбивается и не выравнивается — ищите механику: опора не нагружена, упор, перекос ножки.
5. После юстировки откалибруйте весы на индикаторе эталонными гирями.

Подробно: тренажёр юстировки — в статье «Сумматор для тензодатчиков», калибровка — в статье «Калибровка тензодатчиков и весов», настройка прибора — в статье «Весовой индикатор».

Чек-лист монтажа

Найди ошибку монтажа: симптом → причина

Выберите ситуацию и ответ — какая ошибка монтажа её вызвала.

Если весы уже работают и начали врать, пошаговая диагностика — в статьях «Платформенные весы сломались», «Как проверить тензодатчик» и «Тензодатчик не работает».

Проверьте себя

Частые вопросы

Словарь

Узел встройки

Монтажное приспособление, через которое нагрузка приходит на датчик: ножка, чашки, проушины, вилка, узел для бункера.

Опорная (регулировочная) ножка

Опора, вкручиваемая в нагружаемый конец балочного датчика; с шарниром, регулировкой высоты и резиновой галошей.

Подкладная пластина

Пластина под неподвижный конец одноопорной балки, обеспечивает рабочий ход датчика.

Опорные чашки

Верхняя и нижняя опоры колонного датчика; дают ему наклоняться и возвращаться в вертикаль.

Проушина, вилка

Шарнирные узлы S-образного датчика; сферический подшипник выставляет датчик по линии силы.

Перегрузочный упор

Жёсткий ограничитель хода платформы, который принимает нагрузку раньше, чем датчик дойдёт до предельной.

Угловая коррекция

Настройка одноточечного датчика, при которой показание мало зависит от положения груза на платформе; у SL6 — 0,02 % на 100 мм.

НПИ

Наибольший предел измерений датчика (номинал).

Предельная нагрузка

Нагрузка, после которой характеристики датчика ещё восстанавливаются; у SH8C, SH3, SHM14K и большинства SL6 — 150 % НПИ, у SL6J1 и SL6H5 — 120 %.

Разрушающая нагрузка

Нагрузка, при которой возможно механическое разрушение; 200 или 300 % НПИ в зависимости от модели.

Макет датчика

Стальная вставка с присоединительными размерами датчика; ставится на время сварки и стройки.

Юстировка углов

Выравнивание показаний одного груза в разных точках платформы подстройками сумматора.

Источники

• Паспорта монтажных приспособлений Sierra: SHL-3-003, SHL-3-006, SHJ-8-201, SHD-8-301, SHM-8-402, SHM-8-402C; паспорт весового комплекта SH8C.
• Паспорта тензодатчиков Sierra: SH8C, SH3, SHM14K/SBM14K, SBM14G, SHM9A, SHM9B, SH9F, SH2D4, SL6D, SL6E, SL6E3, SL6G, SL6N, SL6Q, SL6W, SL6H5, SL6J1.
• ТУ 26.51.66-001-83071865-2018 «Датчик тензометрический» (ООО «Сиерра»): п. 1.1.6 — растяжение и сжатие, п. 1.1.9 — угловое отклонение силы.
• Описание типа средства измерений «Датчики весоизмерительные тензорезисторные Sierra», приложение к сертификат об утверждении типа № 76409-19 — семейства и вид нагрузки.
• Карточки каталога sierra.market, раздел «Монтажные приспособления (аксессуары)»: ножки, узлы встройки, опоры колонного датчика, проушины, подкладные пластины, кабели.
• ГОСТ 8.631–2013 (OIML R 60:2000) «Датчики весоизмерительные. Общие технические требования. Методы испытаний».
• Коэффициент линейного расширения стали ≈ 12·10⁻⁶ 1/°C — справочное значение.

Читайте также