介紹了地磅秤體的結(jié)構(gòu)和原理,并在此基礎(chǔ)上闡述了原有地磅的不足以及對(duì)原有地磅的 改造過(guò)程。重新選擇了稱(chēng)重傳感器并對(duì)其量程范圍進(jìn)行了分析,同時(shí)也闡述了對(duì)支撐小梁、限位裝置等設(shè)備的 改造情況。改造后該套系統(tǒng)使用效果良好,測(cè)量精度和使用壽命均有所提高。

1地磅的結(jié)構(gòu)及原理

地磅由承重體、稱(chēng)重傳感器、測(cè)量控制 儀表及附加限位裝置等幾部分組成。承重體是重 物直接接觸的支撐體,必須有足夠的剛度和強(qiáng)度， 臺(tái)面安裝系統(tǒng)穩(wěn)定性要好，自振頻率應(yīng)在幾十赫 茲范圍內(nèi),與傳感器連接部分能準(zhǔn)確的傳遞載荷, 傳感器承受所有載荷的重量。測(cè)量?jī)x表的精度要 根據(jù)承重傳感器的精度指標(biāo)或整套系統(tǒng)的精度指 標(biāo)、選配比它們高3 ~ 5倍或一個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)字式 儀表,限位裝置根據(jù)傳感器的形式進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)。

地磅的工作原理為：當(dāng)載荷加到承重 體臺(tái)面后,稱(chēng)重傳感器產(chǎn)生微弱的電壓信號(hào)(0~ 30 mV)，將此信號(hào)放大,經(jīng)濾波再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換及 一系列運(yùn)算后，由二次儀表顯示。工作原理框圖 如圖1所示。

2.原有地磅的現(xiàn)狀

原有地磅用于進(jìn)廠(chǎng)原煤的計(jì)量，由于煤的 水分含量較大，汽車(chē)上衡時(shí),煤水不斷外流,從臺(tái) 面流至秤臺(tái)下端,加之每天車(chē)流量很大,長(zhǎng)年累月 導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常惡劣，工作人員每天進(jìn)行清理 也無(wú)濟(jì)于事。而該衡的傳感器選用的是懸臂梁式 結(jié)構(gòu),其連接件為柱式皮套壓頭,這種連接件的復(fù) 高,而現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境根本無(wú)法滿(mǎn)足要求，特別是通過(guò)底板滑片,這就要求滑片表面光潔度很高，而現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境根本無(wú)法滿(mǎn)足要求，冬天, 經(jīng)常上凍，致使壓頭皮套斷裂，秤體無(wú)法完全復(fù) 位，整套系統(tǒng)故障頻繁，既加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度，又影響到進(jìn)廠(chǎng)原煤的正常計(jì)量,故考慮對(duì)其進(jìn) 行改造。

3.大修改造

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及設(shè)備現(xiàn)狀，我們對(duì)稱(chēng)重傳感器、支 撐小梁、限位裝置等進(jìn)行了改造。

3.1稱(chēng)重傳感器

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，對(duì)傳感器型式的選擇非 常關(guān)鍵,不但傳感器精度要高，而且其連接部分必 須復(fù)位性好，防潮性好，能適應(yīng)于惡劣的環(huán)境。再 者，由于該衡引坡護(hù)邊高度不能改變，衡的臺(tái)面高 度必須與引坡護(hù)邊高度相同，故要考慮傳感器的 高度是否適合于現(xiàn)場(chǎng)。鑒于多種因素，我們選擇 了橋式稱(chēng) 重傳感器，這種傳感器兩端支撐，中間受力，精度 高、可靠性強(qiáng)、其連接部分采用壓頭鋼球結(jié)構(gòu)，可 自動(dòng)復(fù)位和調(diào)心，抗側(cè)向力和抗沖擊性能好，并經(jīng) 過(guò)良好防潮密封,適應(yīng)于惡劣的工作環(huán)境,而且安 裝方便,互換性好。

(1)傳感器量程的選擇

傳感器的型式確定了量程選擇要考慮秤臺(tái)自 重、額定稱(chēng)量、最大可能產(chǎn)生的偏載、動(dòng)載情況和 傳感器的靈敏系數(shù)等因素。如果額定容量過(guò)小， 可能會(huì)導(dǎo)致由于承重過(guò)載而使計(jì)量衡損壞;額定 容量過(guò)大，則會(huì)影響到測(cè)量精度和靈敏度。通常使傳感器工作在30%?70%額定容量范圍內(nèi)，稱(chēng) 重傳感器額定量程的計(jì)算公式為：

(2)傳感器的定位

在秤體的安裝過(guò)程中，傳感器的定位是最基 礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，為保證稱(chēng)重臺(tái)面在傳 遞力的過(guò)程中，將載荷力垂直加到稱(chēng)重傳感器的 受力軸線(xiàn)上，以免因偏載或水平分力的作用使傳 感器的輸出性能變壞，影響稱(chēng)重精度，傳感器在安 裝過(guò)程中，既要考慮單只傳感器放置的水平，又要 考慮四只傳感器是否在同一平面，而且要考慮四 只傳感器的對(duì)角位置。

通過(guò)連接底板來(lái)調(diào)整單只傳感器的底板水 平和四只傳感器的底板是否在同一平面。用水平 儀測(cè)試四個(gè)底板，等髙偏差不大于2 mm，再調(diào)整 單個(gè)底板橫、縱、對(duì)交線(xiàn)的水平，水平傾斜率應(yīng)小 于1/500，還要考慮底板到引坡護(hù)邊的標(biāo)高，誤差 不大于3 mm,保證安裝后秤臺(tái)臺(tái)面與護(hù)邊基本在 同一平面,如此反復(fù)進(jìn)行,到符合要求為止，這樣 才能使傳感器盡量不受水平分力的作用。而且， 四只傳感器同時(shí)受到載荷的作用，避免了任何一 點(diǎn)的懸空。

四只傳感器的安裝位置也非常關(guān)鍵,稱(chēng)量 過(guò)程中，四只傳感器受力情況如圖2所示。

以秤體重心為圓心，以L為半徑畫(huà)園與各邊 線(xiàn)的4個(gè)交點(diǎn)即為四只傳感器的安裝位置，偏差 不大于± 2 mm。

(3)傳感器的連接

原傳感器連接方式采用串聯(lián)連接方式，這種 方式在直流供電的情況下，每個(gè)傳感器需要相互 獨(dú)立的供橋穩(wěn)壓電源，否則將破壞電橋電路的原 有關(guān)系，增加了設(shè)備的復(fù)雜性和提髙了成本，再 者，串聯(lián)后增大了傳感器的輸出阻抗，容易帶來(lái)干 擾，抗干擾能力差。而并聯(lián)方式多只傳感器只需 一個(gè)供橋電源，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，抗干擾性強(qiáng)。

我們選擇了并聯(lián)連接方式，即各個(gè)傳感器的 輸人端并聯(lián)，輸出端并聯(lián)，電路如圖3所示。

3.2支撐梁

支撐梁是地磅的一個(gè)重要組成部分, 通過(guò)它使外加負(fù)載作用于傳感器中心線(xiàn)上，其設(shè) 計(jì)、安裝是否合理很大程度上決定了整套系統(tǒng)的 準(zhǔn)確性。由于原懸臂梁式傳感器及其連接件的高 度與現(xiàn)在選用的BM-LS-20橋式傳感器及其連接 件的高度不同，而底板到引坡護(hù)邊的距離不能改 變,為保證枰臺(tái)臺(tái)面與護(hù)邊為一平面,必須改變支 撐梁的位置,其高度由傳感器支撐點(diǎn)的高度來(lái)決 定，支撐梁放置必須水平，而且四只傳感器的四個(gè) 支撐梁必須在一個(gè)平面上,并盡量不受橫向載荷 和扭曲力的影響，否則，當(dāng)外加載荷力的作用方向 與傳感器的支撐面不垂直,與平面的法線(xiàn)方向之 間有一夾角a，則將產(chǎn)生一個(gè)水平分力Ps = Psina 和一個(gè)附加彎距M = PsAi,此時(shí)，該傳感器受力 狀態(tài)的對(duì)稱(chēng)性遭到破壞，降低了傳感器的輸出靈 敏度和其它一些性能,使傳感器的輸出不完全與 輸入外力成正比，此效應(yīng)引入的誤差將會(huì)很大,故 在定位時(shí)用水平儀反復(fù)測(cè)試支撐梁直到達(dá)到技術(shù) 要求，避免傳感器受到側(cè)向力而影響到測(cè)量精度。 另一方面,由于支撐梁是個(gè)傳力構(gòu)件,載荷通過(guò)它 傳到傳感器上，所以它要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能 確保載荷通過(guò)稱(chēng)重傳感器的加載軸線(xiàn)準(zhǔn)確地傳遞 到傳感器上，并且要有良好的傳力重復(fù)性。另外 它受到的切應(yīng)力可能很大，故對(duì)焊接技術(shù)也有很 高的要求，以達(dá)到足夠的承載強(qiáng)度而不變形,要具 有良好的穩(wěn)定性、可靠性。

3.3限位裝置

限位裝置也稱(chēng)安全保護(hù)器。為使稱(chēng)重臺(tái)面有 一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，防止水平方向的移動(dòng)’減小傳感器 承受水平分力，尤其是要防止車(chē)輛上下秤臺(tái)及在 秤臺(tái)上剎車(chē)時(shí)的沖擊，必須在傳感器或秤臺(tái)附近 安裝限位裝置，由于我們選擇的橋式傳感器的復(fù) 位裝置是鋼球，其復(fù)位性好,很靈活,故必須加裝 有效的限位裝置。在設(shè)計(jì)改造時(shí),我們?cè)O(shè)計(jì)了螺 桿式的限位裝置，在秤臺(tái)與基礎(chǔ)之間安裝多組橫 向螺桿,在每只傳感器附近限制兩個(gè)不同的方向， 這樣?xùn)|西南北四個(gè)方向各有兩組限位裝置，調(diào)整 限位間隙為2 ~ 5 mm，以保證設(shè)備熱脹時(shí)與周?chē)鷽](méi) 有接觸。為防止急剎車(chē)等出現(xiàn)意外事故,我們選 用了 24 mm的限位螺栓,并且雙向鎖母,使用后效 果良好。

4.設(shè)備安裝及系統(tǒng)調(diào)試

一切準(zhǔn)備就緒后，開(kāi)始安裝設(shè)備，首先把設(shè)備 吊至秤臺(tái)基礎(chǔ)上就位，用枕木墊起，若位置不合 適，用千斤頂分別支在四只傳感器附近將秤臺(tái)頂 起,通過(guò)限位調(diào)整秤臺(tái)水平位置，適中后將傳感器 及其連接附件就位，去掉千斤頂，檢査傳感器的高 度，加墊片調(diào)整直到四點(diǎn)誤差在2 mm內(nèi)，再次把 秤臺(tái)頂起，固定傳感器連接附件，并通過(guò)焊接或螺 栓固定,然后小心的將秤臺(tái)落到傳感器上,秤臺(tái)安 裝結(jié)束。將傳感器輸出信號(hào)電纜與稱(chēng)重儀表相 連,分別測(cè)量空載時(shí)各傳感器的實(shí)際輸出，一般為 7 mV左右,調(diào)整傳感器補(bǔ)償器使各傳感器輸出基 本一致?？辗Q(chēng)調(diào)整后，將一定重量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼(一 般為額定載荷的20%)置于秤臺(tái)中間，再調(diào)整各傳 感器的輸出到基本一致,然后依據(jù)JJ(^668-90《國(guó) 家計(jì)量檢定規(guī)程》的要求對(duì)其進(jìn)行檢定,檢定結(jié)果 符合m級(jí)計(jì)量設(shè)施的要求。

5.設(shè)備維護(hù)

無(wú)論什么設(shè)備，要想使其正常的運(yùn)轉(zhuǎn),必須加 強(qiáng)對(duì)其的維護(hù)，維護(hù)質(zhì)量的好否，會(huì)直接影響到設(shè) 備的使用壽命,所以對(duì)設(shè)備的維護(hù)顯得越來(lái)越重 要。

（1）秤體四周不允許有卡阻現(xiàn)象,枰體與四周 間隙10?15 mm,設(shè)備銹蝕程度要小于中等級(jí),局 部無(wú)嚴(yán)重銹蝕。

（2）設(shè)備基礎(chǔ)牢固無(wú)裂紋其基坑內(nèi)和基礎(chǔ)平 面上無(wú)積水基礎(chǔ)牢固、無(wú)裂紋?；觾?nèi)和基礎(chǔ)平 面上無(wú)積水、無(wú)積塵、無(wú)雜物。

（3）設(shè)備支撐梁無(wú)變形。

（4）限位與秤體間隙保持在2 ~ 5 mm之間。

（5）傳感器周?chē)鸁o(wú)積塵、積水，引出線(xiàn)不應(yīng)有 外傷，傳感器觸頭無(wú)銹蝕,傳感器鎖緊件不得松 動(dòng),可動(dòng)部分要靈活。

6.結(jié)束語(yǔ)

本次改造歷經(jīng)近兩月時(shí)間，在整個(gè)改造過(guò)程 中,本著經(jīng)濟(jì)、高精度、可靠的原則，一方面重新利 用了部分設(shè)備，一方面增加了部分設(shè)施，經(jīng)過(guò)安 裝、調(diào)試、檢定,投運(yùn)一年以來(lái)未出現(xiàn)過(guò)任何故障， 使用效果很好，受到使用單位的好評(píng)。