地磅是市場上廣泛使用的大型電子衡器，有關(guān)地磅應(yīng)用研究的文章很多。高精度汽車衡在計量精度方面仍存在段落差、四角稱重不一致等問題，誤差值不被用戶接受。本文從秤臺的制造質(zhì)量開始，探討了影響秤臺精度的秤臺制造質(zhì)量。
一、引言。
地磅由地磅秤(又稱承載器)、稱重傳感器和電子稱重儀三部分組成。業(yè)界普遍認(rèn)可的觀點是:儀器是地磅的大腦，負(fù)責(zé)地磅的稱重數(shù)據(jù)顯示、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、稱重數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?；稱重傳感器是地磅的心臟部分，確定了地磅的力電轉(zhuǎn)換、計量精度等技術(shù)指標(biāo)；秤是汽車衡的承載器，負(fù)責(zé)承載被測重量，保證重量傳遞過程中不影響地磅的計量精度。GB/T723《固定電子衡器》典型模塊的誤差分配表說明稱重傳感器的誤差分配系數(shù)為0.7，稱重指示器的誤差分配系數(shù)為0.5，連接件(包括承載器)的誤差分配系數(shù)為0.5，即提醒設(shè)計師和生產(chǎn)者，在衡器的整個系統(tǒng)中，對計量精度有影響。
二是秤臺結(jié)構(gòu)分析。
以目前流行的U型梁地磅為例，見圖1和圖2。
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(t)，
圖1u型梁沿秤橫向布置圖2端梁結(jié)構(gòu)圖。
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從圖中可以看出，U型梁在橫向上按一定間距均勻分布；秤的面板沿整個秤均勻分布；端梁設(shè)置在秤的兩端，結(jié)構(gòu)上也是橫向左右對稱，縱向兩端對稱。與秤的縱向相比，傳感器的安裝位置也是左右對稱的。所以秤是橫向左右對稱，縱向兩端對稱的結(jié)構(gòu)。
三是傳感器受力分析。
由于傳感器放置在秤的縱向左右對稱位置，相對于秤的縱向，左右相對位置的傳感器輸出應(yīng)該基本相等。在秤的長度方向上，為了設(shè)計地磅的縱向碰撞防止裝置，需要防止地磅秤在重軸車輪上下秤時傾斜扭矩過大，使秤傾斜損壞傳感器，并考慮基礎(chǔ)與傳感器安裝位置之間的間隙。因此，沿著秤的長度方向安裝的傳感器，相鄰的稱重傳感器的輸出信號不一定相等，需要根據(jù)秤的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。以三個秤的地磅為例，我們可以簡單地得出以下結(jié)論(見圖3):
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圖3三節(jié)秤的8個傳感器布置圖。
1:2:00、3-4:00、56:00和78:00的傳感器在加載前的初始零點輸出應(yīng)基本相等。
1278點，四個傳感器加載前的初始零點輸出應(yīng)該基本相等。
3456點，四個傳感器加載前的初始零點輸出應(yīng)基本相等。
(1、2、7、8)傳感器初始受力零點輸出信號約為(3、4、5、6)傳感器初始受力零點輸出信號的一半。
當(dāng)衡器使用數(shù)字稱重傳感器時，在校秤階段，傳感器的初始信號輸出可以通過稱重儀表輕松檢測到；即使使用模擬傳感器，也可以通過接線盒的線路調(diào)整單獨連接的傳感器，從而獲得每個模擬傳感器的初始信號輸出。
根據(jù)以前的分析，傳感器的初始信號輸出應(yīng)符合各自的相互關(guān)系。當(dāng)然有相對誤差
誤差越小越好，一般小于20%。
各點傳感器輸出信號的相互誤差是衡器出廠校準(zhǔn)和現(xiàn)場安裝后校準(zhǔn)的技術(shù)。
要求。
4.秤影響傳感器初始輸出信號的因素。
因為秤是對稱設(shè)計的，所以傳感器的初始輸出信號大小，理論上應(yīng)該符合各點之間的相互關(guān)系。但是，實際上有很大的誤差，分析如下
就設(shè)計而言，地磅的整體秤設(shè)計有兩種方式，一種是整體剛性連接結(jié)構(gòu)型，通過連接螺栓與秤上的連接板，將三組(多組)秤緊密連接在一起。第二，獨立秤的柔性設(shè)計，秤之間通過銷釘與安裝板連接，相鄰的兩個秤在發(fā)生變形時可以有一定的翻轉(zhuǎn)角度，相互影響較小。由于秤在生產(chǎn)過程中發(fā)生變形，因此其傳感器的初始輸出信號存在差異。
就校秤平臺或衡器基礎(chǔ)各傳感器安裝墩的水平高度一致性而言，一般技術(shù)要求是各基礎(chǔ)墩的相互高度誤差為3mm，而生產(chǎn)廠家校秤平臺傳感器安裝墩的基礎(chǔ)高度誤差較小，可達(dá)1mm以內(nèi)。地基墩高度不一致，使得每個傳感器的受力大小不一致，導(dǎo)致傳感器的初始輸出信號不同。
端梁上各傳感器安裝板之間的安裝絕對高度差，如果在制造過程中沒有做好高度定位，也會產(chǎn)生誤差，其效果與基礎(chǔ)墩的高度誤差一致。
從秤臺的制造質(zhì)量來看，u型梁的厚度一般為6~10mm，制造廠采用大型寬鋼板下料后彎曲，鋼帶直接下料后彎曲。u型梁的開口上緣由于制造技術(shù)不好會產(chǎn)生微小的波浪灣，整體u型梁在彎曲中和后續(xù)保管中也會在長度方向上左右彎曲或上下彎曲。u型梁彎曲板采用的材料不同，彎曲引起的尺寸誤差也不同，u型梁中殘留應(yīng)力的大小和分布也不均勻。
在秤臺焊接過程中，U型梁需要與秤臺面板定位，其與秤臺面板之間的間隙希望越小越好。首先說明U型梁上表面尺寸正確，另外焊接后的秤臺要求是秤臺在正常安裝后，上表面要凸起一定的高度，對秤臺施加預(yù)應(yīng)力使秤臺加載后水平，也使秤臺在使用過程中不會留下水漬，不利于汽車制動，也便于清洗秤臺，保持衛(wèi)生，因此需要用外力(壓力機(jī)或砝碼重物)壓下U型梁，使其反向變形，然后再進(jìn)行焊接過程。從技術(shù)上講，首先將7根U型梁的各個單邊與秤臺面板焊接在一起，使應(yīng)力充分釋放(必要時可卸下壓力或重物)，然后再焊接各U型梁的另一邊，使整體秤臺的應(yīng)力較小。還可先焊接秤臺中間部分的U型梁，然后向兩邊擴(kuò)散焊接其他U型梁。最壞的工藝是在秤臺受壓力限制時，首先將U型梁焊接到U型梁的另一邊。
5.秤制造質(zhì)量對衡器精度的影響。
地磅秤制造質(zhì)量差，秤發(fā)生縱向或橫向變形，秤中殘留大量焊接殘余應(yīng)力未消除，當(dāng)汽車輪軸行駛在汽車衡秤的不同位置時，秤的變形伴隨著應(yīng)力釋放，變形重復(fù)性差。而且隨著應(yīng)力的釋放，重量的傳遞值也會變得不準(zhǔn)確，導(dǎo)致電子汽車衡稱重不穩(wěn)定，四角誤差、段差超過用戶要求或標(biāo)準(zhǔn)要求。校驗時，會發(fā)現(xiàn)四角誤差不易校驗，校驗時數(shù)據(jù)相同；觀察傳感器的空秤輸出信號，也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的狀態(tài)。
6.消除秤殘余應(yīng)力的方法。
從前面的分析可以看出，理想的電子汽車衡秤制造完成后，在校秤階段，每個傳感器的初始信號輸出應(yīng)符合上述第三部分中傳感器的應(yīng)力分析結(jié)果。如果差異很大，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力消除處理。有許多方法可以消除應(yīng)力。以下是一些相對簡單的方法。
6.1靜壓超載。
在新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7723-2017固定電子衡器中，增加了一個條件:當(dāng)衡器承受最大秤量125%的載荷時，秤的各個部件不應(yīng)永久變形或損壞，施加時間為30分鐘，載荷分布均勻。一方面可以檢查秤的材料選擇、焊接質(zhì)量、秤的變形等。同時，過載靜壓法也是消除秤應(yīng)力的好方法。在正常生產(chǎn)中，可以根據(jù)施加載荷的大小，如1/2Max、3/4Max、Max等確定靜壓時間。通過施加載荷靜壓前后傳感器輸出值的相對變化，設(shè)定超載靜壓時間和選擇載荷值。
6.2振動時效法。
采用激振器消除秤的振動應(yīng)力也是一種相對簡單的方法。由于激振器工作時噪音高，可以在施力點與秤的接觸處設(shè)置一些隔音裝置。根據(jù)秤的尺寸、U型梁的厚度和高度、秤的設(shè)計秤的數(shù)量，設(shè)計激振器的尺寸、振幅、頻率、激振位置和激振力。同樣，工藝參數(shù)的設(shè)置需要在施加激振力之前。
