磅(一般是指100t以上,当其 承载器为三段式时,中间一段由四只称重传感器支 承,两端分别搭在中间段上。当50t之内载荷的短 轴距车辆分别停于中间和两端位置称量时,称量值 基本没有差异。当70t以上载荷车辆称量时, 在中间位置称量的量值明显大于两端位置称量值 轴载越是接近搭接处时,称量误差越大。
二、边界条件的影响
为什么目前会出现以上的种种现象呢?经过 近几年的观察和大量试验,认为原因主要是由于 制造者忽视了边界条件影响所造成的。
弹性力学中,它研究弹性物体在外力和其他 外界因素作用下产生的变形和内力,求解一个弹 性力学问题,就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15个函数。从理论上讲,只有15 个函数全部确定后,问题才算解决。对于力学问 题的求解,我们根据15个方程来求解那是相当麻 烦的,经过研究,得到满足符合条件的应力 边界或是位移边界,会更有利于我们问题的求解, 我们解题时就相应的可以根据实际情况来 应用应力解法或是位移解法来设定变量。边界条 件分别为位移边界条件和应力边界条件。比如, 基础板太薄、基础高度差大、混凝土强度不足、 混凝土充填不足、压头结构、结构刚度等都是属 于位移边界条件影响;而承载器焊接变形、承载 器连接处焊接变形等属于应力边界条件影响。
(一)位移边界条件影响
以前常规产品18m的承载器是三节台板,自 从GB/T7723-2008标准对承载器相对变形量的控 制要求之后,由于称重传感器销售价格与钢材价 格的悬殊,不少制造商改为四节台板予以应对。 这样就单块台板来讲,其刚度是提高了,变形量 缩小了。这种设计,从表面上看是一种youxiu的设 计,其忽略了另一个方面的问题,即可靠性。 当一个设备所采用的零部件越多,那么相对可靠 性就会下降。这里增加了一对搭接结构、一 对基础板、一对称重传感器,如果其中有一个部 件没有被注意到,就有可能影响衡器的计量性能。
(1)对于由多块台板组成的承载器,其之间的 连接方法,也是设计者应该注意的问题。为什么 一些产品在现场出现塌台问题,就是因为该生产 单位在设计和制造过程中,没有重视承载器搭接 板的技术。
一类搭接板的形式,靠钢板先将承载器连接 起来,再将称重传感器支撑在钢板的中间,如图1 所示。
一类搭接头的形式,是将主台板由称重传感 器支承起来,靠搭接头将副台板支撑住。目前有 许多结构采用这种方式,如图2所示。
这些结构设计时,除了应注意各部位的焊接 强度外,还应注意到与其相关联结构的强度。
在两块台板之间搭接板的数量,一般采用两 块,因为如果连接的位置超过了两处,就会出现 超静定现象。超静定现象的表现形式,就是汽车 衡在称量过程中,称量示值数据总是在不断变化, 重复性很难保证。也就是说,由于衡器边界条件 的不断改变,其初始零点也在不停的改变,而初 始零点的改变就直接影响到地磅回零的问题。
(2)基础板刚度不足或基础板底部混凝土充填 不足等,也是产生位移边界条件影响的原因。当 重载车辆的重载轴压到那个刚度差的基础板上方 时,此点的称量性能必然会产生较大误差。
(3)称重传感器和压头的硬度不足时,一是会 产生一定的位移变形;二是会产生yongjiu变形。位 移变形可能会影响的性能误差,而yongjiu变形则是 会影响称重传感器的恢复力矩,使地磅卸载后不 能尽快回到零点。
(4)结构刚度是主要指大型地磅承载器的刚度。 对于使用砝码测试时的均布载荷来讲,可能1/300 左右的承载器也能通过称量性能的检定。此 类结构的承载器不能满足实际使用时的要求,在 很多情况下会被车辆压塌;不被压塌,也会 因为变形量较大影响到地磅的称量性能。
(二) 应力边界条件影响
我们行业从生产机械地磅时代,就对铸件、 焊接件、机加工件时产生的加工应力不太重视, 由于机械地磅主要是装配结构,对加工应力所造 成的计量性能影响不明显。进入电子地磅时代后, 大型衡器的承载器大都是焊接结构件,开始采用 型钢结构的大型地磅,采用的是断续焊接工艺, 焊接应力对承载器整体结构的影响比较小;近年 来U型梁结构的大型地磅承载器,由于采用连续 焊接工艺,其焊接应力对承载器的影响就比较大。 一些与之关联的部件(如搭接板、称重传感器垫 板等)也由于应力产生结构变形,不但影响到产品的安装质量,直接影响到产品的计量性能。
三、承载器结构的设计 (一)提高支撑部位的刚度和强度 承载器的刚度与强度要求,我们在 GB/T7723- 2008《固定式电子衡器》国家标准中, 已经对其有了明确的规定。而一些支撑部位的部 件结构,如基础板、搭接板、称重传感器垫板等 也不能忽视,从上述“当70t以上车辆称量时,在 中间位置称量的量值明显大于两端位置称量。轴载越接近搭接处,称量误差越大”的情况, 基本上可以判定为是由于这些部件设计或安装不 当造成的。
(二)关于超静定问题影响 除超静定是维持平衡所必需的约束之外,再 增加一个或几个约束,也是一种边界条件。也正 是由于GB/T7723规定了刚度要求,一些企业为了 确保承载器的变形量小于1/800,将本来是三段的 承载器改为四段,这样既保证了承载器的刚度要 求,还减少了钢材的用量。工程力学中的 超静定问题随之出现。超静定在工程实践中是经 常遇到的,本来汽车衡承载器就是一个超静定结 构,我们在设计时是努力减少支撑点,以减少超 静定问题对计量性能的影响。现在一些制造单位 为了提高承载器的刚度,增加了承载器的支撑点, 增加了边界条件的影响,反而更加影响衡器的计 量性能。