Come funziona una cella di carico a trave in flessione?

Le celle di carico a trave in flessione sono i tipi di celle di carico più diffusi. Leggete questo articolo per approfondire la conoscenza dei vantaggi e proprietà delle travi in flessione.

Durante la misurazione, il peso agisce sull'elemento elastico metallico causandone la deformazione elastica.

Questa deformazione (positiva o negativa) viene convertita in un segnale elettrico dagli estensimetri (ER) applicati sull'elemento elastico. Il più semplice tipo di cella di carico è una trave in flessione con un estensimetro. Sovente gli organi base obbligatori, cioè l'elemento elastico e gli estensimetri, sono completati da elementi addizionali (custodia, sistema di tenuta, ecc.) per proteggere l'applicazione di estensimetri.

Celle di carico a trave in flessione

Le celle di carico a trave in flessione risultano le più adatte per molteplici compiti di misura. Il loro segnale dipende principalmente dal momento flettente. Tuttavia, se il punto di applicazione del carico varia nella direzione longitudinale della trave in flessione, a parità di carico verranno generati segnali diversi.

Per tale ragione, la trave in flessione singola viene raramente usata per costruire celle di carico, essendo necessarie speciali dispositivi per mantenere costante il punto di applicazione del carico (effetto del braccio di leva).

Travi a flessione multiple

Negli elementi elastici per carichi fino a 5 t, vengono spesso usate travi a flessione multiple. Queste celle di carico usano principalmente due (doppia trave) o tre (tripla trave) travi a flessione. Esse vengono accoppiate mediante elementi rigidi ai lati di bloccaggio e di applicazione del carico. L'accoppiamento rigido provoca la pura traslazione verticale del punto di applicazione del carico e la dislocazione a forma di S delle due travi.

Fig. 1: Principio della doppia trave a flessione

Questo sistema è molto meno sensibile allo spostamento del punto di applicazione del carico della singola trave a flessione. La dislocazione a forma di S genera zone di deformazione positive e negative su superfici molto vicine l'una all'altra, facilitando considerevolmente l'installazione ed il cablaggio degli estensimetri. La Fig. 2 mostra diversi tipi di doppia trave a flessione.

Fig. 2: Elemento elastico a doppia trave in flessione

Celle di carico con compensazione della pressione

Usando celle di carico con custodia chiusa per misurare piccoli carichi, le fluttuazioni della pressione atmosferica possono essere già sufficienti a causare variazioni dl segnale di misura pur restando costante il carico. Per evitare tale problema, viene compensata la pressione atmosferica mediante dispositivi appropriati per assicurare che la cella di carico sia soggetta alla stessa pressione su tutti i lati.

Fig. 3: Cella di carico digitale FIT ®/4

Celle di carico a flessione della HBM

La gamma di celle di carico HBM utilizza numerose varianti di trave a flessione. Alcuni prodotti sono ad esempio le celle di carico da piattaforma come la PW15AH o le celle di carico digitali come la FIT®/4.

Fig. 4: Celle di carico da piattaforma della HBM

Oltre alle travi in flessione esistono numerose altre strutture per le celle di carico. Ad esempio esse comprendono:

  • Celle di carico con elemento elastico a colonna per carichi elevati.
  • Celle di carico con elemento elastico a cilindro cavo per carichi molto elevati.
  • Celle di carico con elemento elastico ricavato direttamente dalla staffa di misura.
  • Celle di carico a torsione anulare.
  • Celle di carico a taglio.
  • Celle di carico con elemento elastico a diaframma.
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