本文簡(jiǎn)要論述了影響地磅稱(chēng)重傳感器疲勞壽命的主要因素，逐一敘述了各因素的影響程度，強 調了對地磅稱(chēng)重傳感器進(jìn)行疲勞試驗檢測的重要意義。

前言

國外的很多統計資料表明，在機械產(chǎn)品中，約有50% ~90%的機械零件失效于疲勞破壞。尤其是近 些年，隨著(zhù)機械向髙溫、高速和大型方向的發(fā)展，所造成的機械應力、熱應力越來(lái)越高，零件使用條件 越來(lái)越惡劣，疲勞破壞事故也是越來(lái)越多。

我國目前尚未對疲勞破壞問(wèn)題作過(guò)全面調查，但同類(lèi)產(chǎn)品的使用壽命比發(fā)達國家明顯偏低的現狀, 使得疲勞強度試驗工作的開(kāi)展成為我國機械類(lèi)各行業(yè)刻不容緩的重要研究課題。稱(chēng)重傳感器作為機械類(lèi) 的一個(gè)分支，為確保產(chǎn)品長(cháng)期有效、穩定的工作，疲勞試驗檢測確實(shí)應當作為傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家對產(chǎn)品實(shí) 施全面檢測的主要指標之一。

1.影響地磅稱(chēng)重傳感器疲勞壽命的主要因素

從稱(chēng)重傳感器的組成結構上看，影響稱(chēng)重傳感器疲勞的因素應分為：

可以造成傳感器彈性體結構疲勞失效的因素；

容易引起電阻應變計疲勞損壞的因素。

上述影響疲勞壽命的因素大致可以分為四大類(lèi)：材料、載荷、結構形式和尺寸、工作環(huán)境。下面就 對這四種因素分別進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析論述：

1.1材料

材料對疲勞的影響主要指材料的種類(lèi)和材料的特性。不同的材料，其成分、配比不同，從而疲勞特 性不同D熱處理可以改變或改善材料的金相組織，同樣的材料由于不同的熱處理過(guò)程，可以具有不同的 疲勞特性。研究表明，凡影響材料靜強度的因素都同樣對疲勞強度有影響，并且材料的靜強度與材料的 疲勞強度成正比。

對于工程運用，材料對疲勞的影響主要體現在不同的材料會(huì )表現出不同的疲勞特性，所以，可以根 據不同的疲勞壽命要求選擇不同種類(lèi)和特性的材料。

材料內部存在缺陷——裂紋是產(chǎn)生疲勞失效的主要原因之一。疲勞裂紋常常從零部件的表面產(chǎn)生并 開(kāi)始擴展。

1.2 載荷

載荷對疲勞的影響主要指載荷的波形、載荷的頻率、載荷順序、載荷的幅值、載荷的均值、載荷的 循環(huán)次數對疲勞的影響。

在工程實(shí)際中，應力-時(shí)間歷程的波形有許多種形狀，但研究表明：應力-時(shí)間歷程的波形雖然對 疲勞有影響，但影響不大。因而可不考慮波形對疲勞的影響。

應力-時(shí)間歷程的頻率對疲勞的影響比較小。一般零件的應力-時(shí)間歷程的頻率在50 ~ 150Hz 范圍內，在這個(gè)頻率范圍內，多數材料的疲勞極限很少受影響，因此在工程中，一般可不考慮載荷 頻率的影響。

載荷的順序對疲勞有一定的影響。在研究?jì)杉壿d荷疲勞試驗時(shí)，對高-低載荷情況，零件的累計損 傷率大于1;對于低-高載荷情況，零件的累計損傷率小于1。有規律變化的加載情況，零件的累計損 傷率的波動(dòng)范圍比較大，隨機加載情況，零件的累計損傷率的波動(dòng)范圍比較小。由于目前還未能較好地 考慮加載順序對疲勞的影響，因而可暫不考慮載荷順序。

載荷的幅值、載荷的均值、載荷的循環(huán)次數是載荷譜的三要素，它們之間的關(guān)系構成一個(gè)完整的載 荷譜。載荷的幅值是諸多因素對疲勞影響最大的因素。零件的疲勞失效，除了它的內在因素，如微觀(guān)裂 紋的重要作用外，外部因素起主要作用的便是載荷的幅值。正是由于載荷的波動(dòng)或應力波動(dòng)，使零件承 受具有循環(huán)特性的變化載荷，從而在循環(huán)一定次數后，零件便產(chǎn)生疲勞失效。載荷的幅值對疲勞的影響 遠大于載荷的均值，零件的疲勞對載荷的幅值十分敏感。

1.3結構形式和尺寸

因彈性體形狀上的突變和尺寸上的突變，常常會(huì )產(chǎn)生明顯的應力集中現象，應力集中會(huì )導致裂紋的 產(chǎn)生或加速裂紋的擴展，在裂紋擴展的過(guò)程中，裂紋連邊時(shí)而分離，時(shí)而擠壓，發(fā)生類(lèi)似研磨的作用， 逐漸形成了斷口的光滑區，經(jīng)過(guò)長(cháng)期運轉后，裂紋不斷擴展并伸人到構件的內部，，當構件的有效截面 積被削弱到一定程度時(shí)，就會(huì )在某一次的過(guò)載下發(fā)生斷裂。所以，如果在制作過(guò)程中未采取響應的措施 消除應力或將應力降到盡可能小，避免可能發(fā)生的構件有效截面積的逐漸減小，就會(huì )影響傳感器的疲勞 性能，縮短傳感器的壽命。提髙彈性體的疲勞強度應盡可能減少應力集中和改善表面質(zhì)量。

此外，據我們公司多年傳感器的設計和生產(chǎn)經(jīng)驗可知，相同的材料、同樣的熱處理過(guò)程，尺寸較大 的彈性體的疲勞強度要低于尺寸小的彈性體的疲勞強度，因為隨著(zhù)彈性體尺寸的增大，材料內部所含的 雜質(zhì)、缺陷就相應增多，產(chǎn)生疲勞裂紋的可能性就愈大。所以，從提高產(chǎn)品的穩定性，增加產(chǎn)品的使用 壽命出發(fā)，應盡量將產(chǎn)品設計的緊湊一些，將傳感器體積和表面積降到最低。

1.4 工作環(huán)境

泛指傳感器的使用溫度、周?chē)h(huán)境的腐蝕性等。

溫度對疲勞有一定的影響。以高溫為例，高溫會(huì )引起彈性體材料表面的劇烈氧化，且由于髙溫應 力、高溫強化機制的變化，材料會(huì )發(fā)生小的缺口敏感性、熱松弛性，從而抗熱疲勞性降低。另外，高溫 會(huì )引起金屬材料的內部組織的不斷變化，導致抗疲勞損壞能力降低，因此，特殊的溫度環(huán)境下工作的零 部件，必須采用相應環(huán)境下獲得的疲勞試驗數據。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品在室溫下的疲勞強度較其他溫度下的高。對于溫度變化不大的一般的工作環(huán)境，可以不考慮溫度對疲勞的影響。

腐蝕環(huán)境對疲勞有較大的影響，腐蝕環(huán)境常常使工程材料的疲勞強度降低，而且是大幅度的降 低。所以在傳感器的應用中，生產(chǎn)廠(chǎng)家一般都會(huì )在其使用說(shuō)明中標明，無(wú)論是傳感器的使用還是存 放，都應保證溫度不低于-30T，相對濕度不大于85%的通風(fēng)室內，而且不得含有腐蝕性氣體或腐 蝕性介質(zhì)。

2.稱(chēng)重傳想器疲勞檢測的實(shí)際意義

疲勞損壞通常是在沒(méi)有明顯先兆的情況下突然發(fā)生的，往往造成嚴重損失，因此，了解并掌握稱(chēng)重 傳感器在交變應力下的性能，保證傳感器在“服役”期內不發(fā)生疲勞破壞，無(wú)論對傳感器的生產(chǎn)廠(chǎng)家還 是對傳感器的使用者來(lái)說(shuō)都是十分重要和必要的，這也正是對稱(chēng)重傳感器進(jìn)行疲勞檢測的意義所在。濟 南金鐘公司曾對不同結構形式和尺寸的傳感器作過(guò)多次疲勞試驗，正是由于考慮到了彈性體結構對傳感 器疲勞壽命的影響并相應地改善了設計，所以產(chǎn)品的抗疲勞性很好。檢測數據見(jiàn)下表。

試驗機型號：InStnm8502電液伺服疲勞試驗機

3.結束語(yǔ)

綜上所述，傳感器疲勞強度的高低是反映地磅稱(chēng)重傳感器產(chǎn)品長(cháng)期穩定性和可靠性的一個(gè)不可忽視的指 標，在傳感器的制作生產(chǎn)過(guò)程中注意減小上述影響因素對疲勞壽命的影響，并對地磅傳感器進(jìn)行疲勞強度的 檢驗測試應是傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)家的工作重點(diǎn)之一。