خلية تحميل من نوع Spoke CZL204

مقدمة المنتج

نوع شعاعي خلايا الحمل هي عناصر كشف حساسة للقوة تعتمد على مبدأ المقاومة بالانفعال، وتستخدم مطاطًا مرنًا على شكل شعاع كبنية أساسية. عند تعرّضها لقوة ما، يؤدي تشوه المطاط المرن إلى تحفيز مقاييس الانفعال لإحداث تغيرات في المقاومة، والتي تُحوَّل لاحقًا إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس. وتجمع هذه العناصر بين مزايا مثل البنية المدمجة والقدرة المتميزة على مقاومة الأحمال غير المركزية، وتُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات الوزن ذات الأحمال المتوسطة والمنخفضة والمساحات المحدودة. فيما يلي شرح مفصل من الأبعاد الأساسية لتلبية احتياجات منتج الاختيار، والتقييم التقني، وإعداد الحلول:

1. الميزات والوظائف الخاصة بالمنتج

الميزات الأساسية

• تصميم الهيكل: يعتمد هيكلًا متكاملًا من النوع ذو الأضلاع (يتصل الحافة بالمحور من خلال أضلاع، ويتراوح ارتفاعها عادةً بين 20 إلى 80 مم)، ويتميز بتوزيع موحد للصلابة، ومقاومة ممتازة للحمل غير المركزي/القوة الجانبية (قادر على تحمل قوة حمل غير مركزي تبلغ ±15% - ±20% من الحمل المقنن)، ويُفرّق بشكل فعال تأثير الأحمال غير المحورية، واستقرار قوي في تحمل القوى.

• أداء الدقة: يغطي تصنيف الدقة من C2 إلى C6، وتصل الطرازات الشائعة إلى C3. خطأ عدم الخطية ≤ ±0.02% من المدى الكامل، وخطأ التكرار ≤ ±0.01% من المدى الكامل، وانجراف الصفر محكوم ضمن ≤ ±0.003% من المدى الكامل/درجة مئوية، وتحتفظ بدقة جيدة في ظروف الأحمال المتقطعة الديناميكية.
• المادة والحماية: يستخدم المطاط عادةً فولاذ سبائكي (مقاومة خضوع ≥ 900MPa) أو فولاذ مقاوم للصدأ من النوع 304/316L، مع عزل السطح أو تغطيته بالنيكل لتعزيز قدرة مقاومة التآكل؛ وتصنف درجة الحماية عادةً ضمن IP66/IP67، ويمكن للنماذج المخصصة الخاصة أن تصل إلى IP68، وهي مناسبة للبيئات الصناعية الرطبة والغبارية.
• التوافقية في التركيب: تستخدم الأسطح العلوية والسفلية تثبيتًا بالبراغي أو اتصالًا شريطيًا (Flange)، مع دعم بعض النماذج التكيف بالخيوط. يبلغ ارتفاع التركيب منخفضًا (الحد الأدنى 18 مم)، وهو مناسب للأماكن الضيقة التي تتعرض بشكل رئيسي لقوى عمودية، ويمكن استخدامه بشكل مستقل أو بتركيبات متعددة.

الوظيفة الأساسية

• كشف الوزن/القوة: يدعم الوزن الثابت والوزن شبه الديناميكي (زمن الاستجابة ≤ 8 مللي ثانية)، مع نطاق قياس يتراوح بين 0.1 طن - 200 طن. وتتركز التطبيقات الاعتيادية في المدى من 1 طن - 50 طن، ويمكن لبعض النماذج المخصصة تلبية متطلبات خاصة تتجاوز 200 طن.
• إخراج الإشارة: يوفر إشارات تناظرية قياسية (4 - 20 مللي أمبير، 0 - 5 فولت، 0 - 10 فولت) وإشارات رقمية (RS485/Modbus RTU). تدعم بعض النماذج الذكية بروتوكول CANopen ويمكن توصيلها مباشرة بأنظمة PLC وDCS وأنظمة الوزن.
• وظائف إضافية: يُدمج تعويض درجة الحرارة ضمن نطاق واسع (-30°م ~ 80°م)، ويحتوي على حماية من التحميل الزائد (150% - 250% من الحمولة المقدرة)، وتم اعتماد النماذج المقاومة للانفجار وفق الشهادة Ex d IIB T4 Ga/Ex ia IIC T6 Ga، وبعض النماذج تأتي بتصميم مضاد لانقطاع الكابل.
• موثوقية طويلة الأجل: عمر التعب ≥ 10⁷ دورة تحميل، واستقرار ممتاز في التشغيل المستمر تحت الحمولة المقدرة، والانحراف السنوي ≤ ±0.015% من المدى الكامل (FS)، ومناسب للتشغيل المستمر الطويل الأمد في السيناريوهات الصناعية.

2. القضايا الأساسية التي تم حلها

• قياس غير دقيق في ظروف التحميل غير المركزي: لحل مشكلة الخطأ المفرط في المستشعرات التقليدية تحت الأحمال غير المحورية، تم تحسين نقل القوة في هيكل الحواف، بحيث يتم التحكم في خطأ الحمل اللامركزي ضمن ±0.03٪ من المدى الكامل (FS)، مما يحل مشكلات الدقة في سيناريوهات مثل عدم تماثل الصوامع وتأثير المواد.
• صعوبة التركيب في المساحات الضيقة: بفضل خصائصه الهيكلية "قصيرة وسميكة" (قطر 50 - 200 مم، ارتفاع 20 - 80 مم)، فإنه يحل مشكلات تكييف التركيب في السيناريوهات المقيدة بالمساحة مثل داخل المعدات، وأجهزة الوزن الصغيرة، ووحدات الوزن المدمجة، دون الحاجة إلى مساحة إضافية زائدة.
• عرضة للتلف تحت الاهتزاز والصدمات: توزيع الإجهاد في المطاط ذو النوع الحدبي أكثر توازناً، ومقاومة الصدمات لديه تحسنت بنسبة تزيد عن 30٪ مقارنة بأجهزة الاستشعار من النوع العمودي، مما يمنع بشكل فعال التشوه الدائم للمستشعر في سيناريوهات مثل الاهتزاز الميكانيكي وتأثير سقوط المواد، ويُطيل عمر الخدمة.
• محدودية التكيف مع السيناريوهات المتعددة: من خلال ترقية المواد (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L) وتعزيز الحماية (IP68)، يتم حل مشكلة تآكل أجهزة الاستشعار في البيئات الرطبة وال corrosive مثل معالجة الأغذية والخلط الكيميائي، في حين أن النموذج المضاد للانفجار يستوفي متطلبات السلامة في السيناريوهات القابلة للاشتعال والانفجار.
• تعقيد دمج النظام والتوصيل: يدعم أنواعاً متعددة من إخراج الإشارات والبروتوكولات الصناعية الشائعة، ويحل مشكلات التوافق مع أجهزة PLC المختلفة العلامات التجارية (مثل ميتسوبيشي، شنايدر) وأجهزة الوزن، ويقلل من الاستثمار في المعدات الوسيطة مثل محولات الإشارة.

3. تجربة المستخدم

• سهولة التركيب: توفر الثقوب القياسية لتثبيت الطرف النهائي والأسطح المرجعية للتحديد، إلى جانب جوانات التثبيت المخصصة والبراغي الملائمة، تحديدًا أفقيًا دون الحاجة إلى أدوات معايرة احترافية. ويمكن لشخص واحد إتمام تركيب وتشغيل مستشعر واحد خلال 30 دقيقة.
• التشغيل والمعايرة: يدعم عملية الصفر بنقرة واحدة ومعايرة نقطتين للأداة، مما يبسّط عملية المعايرة (ويتطلب فقط أوزانًا قياسية بنسبة 20٪ و100٪ من الحمولة المصنفة)، ويمكن للنموذج الرقمي تحقيق المعايرة عن بُعد وتكوين المعاملات من خلال برنامج الحاسوب المضيف، ما يقلل من عتبة التشغيل.
• تكلفة الصيانة المنخفضة: يقلل الهيكل المغلق بالكامل من دخول الغبار والرطوبة، ومعدل الفشل السنوي المتوسط ≤ 0.3٪؛ كما يعتمد كتلة الطرفية على تصميم مضاد للانزلاق، ويحتوي واجهة الكابل على إغلاق مقاوم للماء والغبار. ولا يتطلب الاستخدام اليومي سوى تنظيف ربع سنوي وفحص النقطة الصفرية، ما يعني عبئًا منخفضًا في الصيانة.
• ملاحظات البيانات: اهتزاز بيانات الوزن الساكن ≤ ±0.005% من المدى الكامل (FS)، دون تأخر واضح في السيناريوهات شبه الديناميكية؛ ويحتوي النموذج الرقمي على وحدة تشخيص أعطال مدمجة يمكنها توفير ملاحظات فورية حول حالات الحمل الزائد، وانقطاع التوصيل، ودرجة الحرارة غير الطبيعية وغيرها، مما يسهل تحديد المشكلة بسرعة.
• تجربة التوافق: متوافق مع أكثر من 95٪ من أجهزة التحكم في الوزن الموجودة في السوق، ويدعم توزيع الحِمل التلقائي عند استخدام أجهزة استشعار متعددة بشكل متوازي، مما يلغي الحاجة إلى أجهزة موازنة إضافية؛ ويمكن للنموذج الذكي الاتصال مباشرة بمنصة الإنترنت الصناعية للأشياء (IIoT) لتحقيق مراقبة البيانات عن بُعد.

4. حالات الاستخدام النموذجية

1) تصنيع معدات الوزن الصناعية

• مقاييس المنصات والميزان الأرضي صغيرة ومتوسطة الحجم: وحدات استشعار أساسية لمقاييس المنصات والميزان الأرضي بسعة 1-50 طن، ذات هيكل مدمج مناسب للتركيب الداخلي في معدات الوزن، وتمتاز بخصائص مقاومة للحمل غير المركزي تضمن ثبات الدقة في مواقع الوزن المختلفة (مثل مقاييس التسعير في السوبرماركت وأجهزة الوزن الأرضية المستخدمة في ورش العمل).

• معدات وزن مخصصة: تُستخدم في الموازين الإلكترونية المقاومة للانفجار والموازين الكيميائية المقاومة للتآكل، حيث يمكن للمواد من نوع 316L مع الشهادة المقاومة للانفجار تلبية متطلبات الصناعات الخاصة، ويمكن لهيكل الشعاع التكيف مع التصاميم الهيكلية المتنوعة لمعدات الوزن.

2) الهندسة وآلات البناء

• وزن الحوامل/الجرافات: مثبت في النظام الهيدروليكي للدلاء، ويقوم بالوزن غير المباشر من خلال اكتشاف الضغط الهيدروليكي، وتتميز البنية ذات الشعاع بقدرات قوية على مقاومة الاهتزاز والصدمات، مما يجعلها ملائمة للبيئة التشغيلية القاسية لآلات البناء، وبدقة تصل إلى ±0.5%FS.

• مراقبة الضغط في الدعامات الهيدروليكية: مراقبة مقاومة العمل في الدعامات الهيدروليكية في مناجم الفحم، باستخدام أجهزة استشعار من النوع الشعاعي المضادة للانفجار وبمستوى حماية IP67، قادرة على العمل المستقر لفترات طويلة في البيئات الغبارية والرطبة، وتوفير دعم بيانات لسلامة الدعامات.

3) التحكم الصناعي في العمليات

• وزن الخزانات والمخاريط الصغيرة والمتوسطة الحجم: وزن خزانات الخلط وخزانات التخزين المؤقت في صناعتي الأدوية والأغذية، مع تركيب 4 أجهزة استشعار بشكل متماثل، وخصائص مقاومة الأحمال اللامركزية التي تحل مشكلة انحراف مركز الثقل للخزانات، والتعاون مع نظام التحكم لتحقيق التغذية الدقيقة.

• وزن آلات التعبئة والتغليف: وحدات وزن ديناميكية لآلات تعبئة الجسيمات وآلات تعبئة السوائل، بزمن استجابة ≤8 مللي ثانية لتلبية متطلبات التعبئة عالية السرعة، ودقة يتم التحكم بها ضمن ±0.1% من المدى الكامل لضمان الامتثال لقياسات التعبئة.

4) اختبار المواد ومعدات البحث العلمي

• آلات اختبار الشد/الضغط: قياس قيمة القوة الثابتة في اختبارات ميكانيكا المواد، حيث يمكن لدقة المستوى C2 تلبية متطلبات الاختبارات على مستوى البحث العلمي، وبنيان على شكل أضلاع يضمن توزيعًا متساويًا للإجهاد، مما يحافظ على تكرارية ودقة بيانات الاختبار.

• معدات اختبار التعب: مراقبة الحمل في اختبار عمر التعب للمكونات، مع عدد دورات ≥10⁷ مرة وخصائص ميكانيكية مستقرة، قادرة على تلبية احتياجات تجارب الاختبار طويلة الأجل.

5) تطبيقات الصناعات الخاصة

• الصناعات الغذائية والدوائية: أجهزة استشعار من الفولاذ المقاوم للصدأ من الدرجة الصحية 316L، مع علاج تلميع السطح (Ra ≤0.8μm)، متوافقة مع معايير GMP، تُستخدم في وزن المواد الخام، قياس المنتجات النهائية وغيرها من العمليات، مما يسهل التنظيف والتعقيم.

• التعدين والمعادن: أجهزة استشعار نجمية ذات درجة حرارة عالية (مدى تعويض درجة الحرارة -40°م إلى 120°م)، تُستخدم في معدات فرز الخام وأوزان قِدر الأفران المعدنية، وتستطيع التكيف مع متطلبات الاستخدام في البيئات الحارة والمغبرة.

5. تعليمات الاستخدام (دليل عملي)

1) عملية التركيب

• التحضير: نظّف سطح التركيب (تأكد من أنه مستوٍ وخالٍ من الحواف، مع خطأ استواء ≤0.05 مم/م)، وتفقّد مظهر المستشعر (يجب أن يكون المطاطي خالياً من التشوه وأن يكون الكابل سليماً)، ثم تحقق من توافق مواصفات برغي التركيب مع المستشعر.

• التموضع والتثبيت: ضع المستشعر بشكل عمودي على القاعدة المثبتة لضمان انتقال الحمل محورياً، واستخدم مفتاح عزم للشّد وفق العزم المحدد (من 15 إلى 40 نيوتن·متر للمستشعرات المصنوعة من سبائك الصلب، ومن 10 إلى 30 نيوتن·متر للصلب المقاوم للصدأ)، وتجنّب الشد الزائد الذي قد يتسبب في تلف المطاطي.

• مواصفات الأسلاك: بالنسبة للإشارات التناظرية، اتبع مبدأ التوصيل "الأحمر - مصدر الطاقة +، الأسود - مصدر الطاقة -، الأخضر - الإشارة +، الأبيض - الإشارة -"؛ وبالنسبة للإشارات الرقمية، قم بتوصيل الدبابيس المقابلة وفقًا لبروتوكول Modbus؛ يجب أن تكون الأسلاك بعيدة عن مصادر التداخل الكهرومغناطيسي القوية (مثل محولات التردد والكابلات عالية الجهد)، مع الحفاظ على مسافة لا تقل عن 15 سم.

• المعالجة الوقائية: عند التركيب في البيئات الخارجية أو الرطبة، استخدم صندوق تقاطع مقاوم للماء لختم وصلات الكابلات، ويمكن تركيب غطاء واقٍ من الغبار على الجزء المكشوف من المستشعر؛ وفي البيئات المسببة للتآكل، يجب تطبيق طبقة مضادة للتآكل خاصة على السطح غير الخاضع للإجهاد.

2) المعايرة والتشغيل

• معايرة الصفر: قم بتشغيل الطاقة وتسخينها مسبقًا لمدة 20 دقيقة، وأعد أمر "معايرة الصفر" من خلال جهاز الوزن أو الكمبيوتر المضيف للتأكد من أن مخرج الصفر في حدود ± 0.002%FS، وإذا كان الانحراف كبيرًا جد

• معايرة الحمل: وضع أوزان قياسية تبلغ 20٪ و 100٪ من الحمل الاسمي في تسلسل، وتسجيل قيم إشارة الخروج من جهاز الاستشعار، وتصحيح الخطأ الخطي من خلال برنامج المعايرة، وضمان أن الخطأ في كل نقطة حمل ≤ القيمة المسموح

• التحليل الديناميكي: في سيناريو شبه ديناميكي، قم بتعديل معايير تصفية الأداة (تردد تصفية 8-15 هرتز) ، واختبار سرعة استجابة المستشعر واستقرار البيانات، وتجنب تقلبات الإشارة الناجمة عن تأ

3) الصيانة الروتينية

• الفحص الدوري: نظّف الغبار والزيت عن سطح المستشعر شهريًا، وافحص درجة إحكام طرفي التوصيلات؛ قم بمعايرة الصفر مرة كل ستة أشهر، وأنهِ معايرة المدى الكامل واختبار الأداء مرة واحدة سنويًا.

• معالجة الأعطال: إذا حدث انحراف في البيانات، فتحقق أولًا من جهد مصدر الطاقة (يجب أن يكون مستقرًا بين 10-30 فولت تيار مستمر) واستوائية سطح التركيب؛ وإذا كان الإشارة غير طبيعية، فتحقق مما إذا كانت الكابلات تالفة أو ما إذا كان جهاز قياس الانفعال مفرط الحمل وتالفًا، واستبدل المستشعر عند الضرورة.

6. طريقة الاختيار (مطابقة المتطلبات بدقة)

1) تحديد المعاملات الأساسية

• اختيار المدى: اختر نموذجًا بمدى يتراوح بين 1.3 إلى 1.6 ضعف الحمولة القصوى الفعلية (على سبيل المثال، بالنسبة لحمولة قصوى مقدارها 10 أطنان، يمكن اختيار مستشعر بسعة 13 - 16 طن)، مع ترك هامش كافٍ للتحميل الزائد لتجنب التلف الناتج عن الأحمال الصدمية.

• فئة الدقة: بالنسبة لقياسات الصناعة، اختر الفئة C3 (الخطأ ≤ ±0.02% من المدى الكامل)؛ وبالنسبة لاختبارات الأبحاث العلمية، اختر الفئة C2 (الخطأ ≤ ±0.01% من المدى الكامل)؛ وبالنسبة للمراقبة العامة، اختر الفئة C6 (الخطأ ≤ ±0.03% من المدى الكامل).

• نوع الإشارة: بالنسبة للأنظمة التحكم التقليدية، اختر الإشارات التناظرية (4 - 20 مللي أمبير)؛ وبالنسبة لأنظمة إنترنت الأشياء الذكية، اختر الإشارات الرقمية (RS485)؛ وبالنسبة لآلات البناء، اختر النماذج التي تدعم بروتوكول CANopen.

2) الاختيار بناءً على قابلية التكيف مع البيئة

• درجة الحرارة: بالنسبة للظروف العادية (-30°م ~ 60°م)، اختر النماذج العادية؛ وبالنسبة للظروف عالية الحرارة (60°م ~ 120°م)، اختر النماذج المزودة بتعويض حراري عالي؛ وبالنسبة للظروف منخفضة الحرارة (-50°م ~ -30°م)، اختر النماذج المقاومة للبرودة الشديدة.

• الوسط: بالنسبة للبيئات الجافة، اختر الفولاذ السبائكي؛ وبالنسبة للبيئات الرطبة أو شبه المسببة للتآكل، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 304؛ وبالنسبة للبيئات شديدة التآكل (مثل المحاليل الحمضية والقلوية)، اختر الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو مواد الهستيلوي.

• فئة الحماية: للبيئات الداخلية الجافة، ≥ IP66؛ للبيئات الخارجية/الرطبة، ≥ IP67؛ للبيئات تحت الماء أو شديدة الغبار، ≥ IP68.

3) التركيب والتوافق مع النظام

• طريقة التركيب: للمساحات الضيقة، اختر وصلات التثبيت بالوجه الطرفي؛ لسيناريوهات الأحمال الكبيرة، اختر الوصلات الشفاهية؛ وإذا كان هناك حمل مركزي كبير، يُفضل النماذج المحسّنة ذات الخطأ في الحمل المركزي ≤ ±0.01%FS.

• التوافق: تأكد من أن إشارة المستشعر متطابقة مع بروتوكول الاتصال للأداة/وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الحالية. عند استخدام مستشعرات متعددة بشكل تجميعي، اختر النماذج الرقمية التي تدعم الترميز العنواني لتجنب تعارض الإشارات. 4. تأكيد المتطلبات الإضافية

• متطلبات الشهادات: تتطلب السيناريوهات المقاومة للانفجار شهادة تصنيف مقاومة الانفجار المقابلة (مثل Ex d I للمناجم الفحمية، Ex ia IIC T6 للصناعات الكيميائية)، وتتطلب الصناعة الغذائية شهادة FDA/GMP، وتتطلب سيناريوهات القياس شهادة CMC.

• وظائف خاصة: للوزن الديناميكي، اختر الموديلات ذات زمن استجابة أقل من أو يساوي 5 مللي ثانية؛ للرصد عن بعد، اختر الموديلات الذكية المزودة بوحدات لاسلكية LoRa/NB-IoT؛ للمشاهد ذات درجات الحرارة العالية، اختر الموديلات الخاصة المزودة بشريحة تعويض الحرارة.

ملخص

تتميز خلية الحمل من النوع الشوكي بـ"قدرة قوية على مقاومة الأحمال غير المركزية، وهيكل مدمج واستقرار عالٍ" باعتبارها ميزاتها الأساسية، وتُعنى بشكل أساسي بحل مشكلات الوزن الدقيقة في ظل ظروف الأحمال المتوسطة إلى المنخفضة، والمساحات المحدودة، والأحمال غير المركزية. ويركز تجربة المستخدم على سهولة التركيب، وصيانة خالية من المتاعب، وبيانات موثوقة. عند اختيار النموذج، يجب أولاً تحديد المتطلبات الأساسية الأربعة: المدى، الدقة، مساحة التركيب، والبيئة، ثم اتخاذ القرار بالاقتران مع التوافق النظامي والوظائف الإضافية؛ أثناء الاستخدام، يجب الالتزام بدقة بمبدأ تركيب القوة المحورية وبمواصفات المعايرة الدورية لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل. وهي مناسبة لمجالات أجهزة القياس الصناعية، والمعدات الإنشائية، والتحكم في العمليات، وغيرها، وتشكّل حلاً مثالياً لاستشعار الوزن في حالات الأحمال المتوسطة إلى المنخفضة والتركيبات الخاصة.

عرض التفاصيل

المعلمات