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汽車衡技術(shù)的準(zhǔn)確性
來源: 點(diǎn)擊數(shù):1069次 更新時(shí)間:2019-05-29 16:32:07


       電子汽車衡是由汽車衡秤臺(tái)(又稱為承載器)、稱重傳感器、電子稱重儀表三部分組成的。業(yè)界普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是:儀表是電子汽車衡的大腦,負(fù)責(zé)汽車衡稱重?cái)?shù)據(jù)顯示、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、稱 量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽环Q重傳感器是汽車衡的心臟部分,確定了汽車衡的力電轉(zhuǎn)換、計(jì)量 準(zhǔn)確度等技術(shù)指標(biāo);秤臺(tái)是汽車衡的承載器,負(fù)責(zé)承載被測重量,并保證重量的傳遞過程中不影響 電子汽車衡的計(jì)量準(zhǔn)確度。GB/T 7723 《固定式電子衡器》典型模塊的誤差分配表中說明,稱重傳 感器的誤差分配系數(shù)是 0.7,稱重指示器的誤差分配系數(shù)是 0.5,連接件(包括承載器)的誤差分配 系數(shù)是 0.5,就是要提醒設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者,承載器在衡器的整個(gè)系統(tǒng)中,對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度是有影響的。

      2. 秤臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析 以目前較為流行的 U 型梁式電子汽車衡為例,見圖 1,圖 2。 圖 1 U 型梁沿秤臺(tái)橫向布置圖 2 圖 2 端橫梁結(jié)構(gòu)圖 由圖中可見,U 型梁在橫向按照一定的間距均勻分布;秤臺(tái)的面板沿整個(gè)秤臺(tái)是均勻分布的;端 橫梁設(shè)置在秤臺(tái)的兩端,從結(jié)構(gòu)上講也是橫向左右對(duì)稱、縱向兩端對(duì)稱的,傳感器的安裝位置相對(duì) 于秤臺(tái)縱向來說,也是左右對(duì)稱的。所以說,秤臺(tái)是一個(gè)沿橫向左右對(duì)稱、縱向兩端對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。

      3. 傳感器受力分析 由于傳感器是放置在秤臺(tái)沿縱向左右對(duì)稱的位置,相對(duì)于秤臺(tái)縱向,左右相對(duì)位置的傳感器輸出 應(yīng)該是基本相等的。而在秤臺(tái)長度方向上,由于要設(shè)計(jì)汽車衡的縱向防撞裝置,還需要防止汽車衡 秤臺(tái)在重軸車車輪上下秤臺(tái)時(shí)傾翻力矩過大使秤臺(tái)翹起損壞傳感器,并考慮基礎(chǔ)與傳感器安裝位置 的間隙,所以說在沿秤臺(tái)長度方向上安裝的傳感器,相鄰的稱重傳感器的輸出信號(hào)是不一定相等的, 需要視秤臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)來分析。以三節(jié)秤臺(tái)電子汽車衡為例,我們可以簡單的得出下列結(jié)論(見圖 3): 圖 3 三節(jié)秤臺(tái)的汽車衡 8 只傳感器布置圖 1)1—2 點(diǎn) , 3—4 點(diǎn) , 5---6 點(diǎn) , 7---8 點(diǎn)的傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。 2)1---2---7---8 點(diǎn),四只傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。 3)3---4---5---6 點(diǎn),四只傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。 4)(1,2,7,8)的傳感器初始受力零點(diǎn)輸出信號(hào)約是(3,4,5,6)的傳感器初始受力零點(diǎn) 輸出信號(hào)的二分之一。 當(dāng)衡器使用數(shù)字式稱重傳感器時(shí),在校秤階段,可以通過稱重儀表很容易地檢查出傳感器的初始 信號(hào)輸出;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(dú)連接的某一只傳感器,這樣也 可以獲得各個(gè)模擬傳感器的初始信號(hào)輸出。 根據(jù)前面的分析,傳感器的初始信號(hào)輸出大小應(yīng)該符合各自的相互關(guān)系。當(dāng)然是存在相對(duì)誤差的, 3 這個(gè)誤差越小越好,一般要小于 ±20%。 各點(diǎn)傳感器輸出信號(hào)的相互誤差對(duì)于衡器的出廠校準(zhǔn)和現(xiàn)場安裝后的校準(zhǔn),都是應(yīng)該達(dá)到的技術(shù)要求。

       4. 秤臺(tái)影響傳感器初始輸出信號(hào)的因素 由于秤臺(tái)是對(duì)稱設(shè)計(jì)的,傳感器的初始輸出信號(hào)大小,從理論上說應(yīng)該符合各點(diǎn)之間的相互關(guān)系。 但實(shí)際上往往存在較大的誤差,分析如下: 從設(shè)計(jì)上來講,電子汽車衡的整體秤臺(tái)設(shè)計(jì)有兩種方式,一種是“整體剛性連接結(jié)構(gòu)型”,通過 連接螺栓和秤臺(tái)上的連接板,將三組(多組)秤臺(tái)緊密的連接在一起。二是獨(dú)立秤臺(tái)柔性設(shè)計(jì),秤 臺(tái)之間通過銷釘和安裝板連接,相鄰的兩個(gè)秤臺(tái)發(fā)生變形時(shí)允許有一定的翻轉(zhuǎn)角,其相互影響量小。 這兩種方式,由于秤臺(tái)在制作過程中有變形,其傳感器的初始輸出信號(hào)是有差異的。 從校秤平臺(tái)或衡器基礎(chǔ)的各個(gè)傳感器安裝墩的水平高度一致性上講,一般的技術(shù)要求是各個(gè)基礎(chǔ) 墩的相互高度誤差為 3mm,而生產(chǎn)廠內(nèi)的校秤平臺(tái)傳感器安裝的基礎(chǔ)高度誤差會(huì)更小一些,可以達(dá) 到 1mm 之內(nèi)�;A(chǔ)墩高度的不一致,使每只傳感器的受力大小不一致,造成傳感器初始輸出信號(hào)有 差異。 端橫梁上各傳感器安裝板之間的安裝高度差,如果制造中沒有做好高度定位,也會(huì)產(chǎn)生誤差, 其效果和基礎(chǔ)墩的高度誤差是一致的。 從秤臺(tái)的制造質(zhì)量方面分析,U 型梁的厚度一般為 6~10mm,制造廠有采用大型寬鋼板下料后折 彎制成,也有采用鋼帶直接下料后折彎制成的工藝。U 型梁的開口上沿由于制造工藝不良會(huì)產(chǎn)生微 小的波浪灣,整體的 U 型梁在彎曲中及后續(xù)的存放中也會(huì)形成長度方向上的左右彎或者上下彎。由 于 U 型梁彎板采用的材料不同,彎曲產(chǎn)生的尺寸誤差不同,也會(huì)在 U 型梁中造成殘余應(yīng)力大小及分 布不均勻。 秤臺(tái)焊接過程中,U 型梁需要和秤臺(tái)面板定位,其與秤臺(tái)面板的間隙希望越小越好。一是說明 U 型梁上表面尺寸正確,另外焊接后的秤臺(tái)要求是秤臺(tái)在正常安裝后,上表面要凸起一定高度,對(duì) 秤臺(tái)施加預(yù)應(yīng)力使得秤臺(tái)加載后水平,也使秤臺(tái)在使用中不至于留有水漬而不利于汽車剎車,也便 于清掃秤臺(tái)和保持衛(wèi)生,所以需要用外力(壓力機(jī)或砝碼重物)壓下 U 型梁,致使其反方向變形, 然后再實(shí)施焊接過程。從技術(shù)上分析,首先將 7 根 U 型梁的各個(gè)單邊與秤臺(tái)面板焊接在一起,使應(yīng) 力充分釋放(必要時(shí)可以卸除壓力或重物),然后再焊接各個(gè) U 型梁的另一邊,這樣整體秤臺(tái)的應(yīng) 力會(huì)小一些。也可以先焊接秤臺(tái)中間部分的 U 型梁,然后向兩邊擴(kuò)散焊接其余的 U 型梁。不好的 工藝就是在秤臺(tái)受到壓力限制產(chǎn)生反向變形時(shí),先焊接秤臺(tái)外邊的 U 形梁然后向中間過渡焊接其 余 U 型梁。

      5. 秤臺(tái)制造質(zhì)量對(duì)衡器準(zhǔn)確度的影響 秤臺(tái)制造質(zhì)量不良,秤臺(tái)發(fā)生縱向或橫向變形,秤臺(tái)中殘留了大量的焊接殘余應(yīng)力沒有消除,當(dāng) 汽車輪軸行駛在汽車衡秤臺(tái)的不同位置時(shí),秤臺(tái)的變形伴隨著應(yīng)力釋放,形變重復(fù)性就不好。而重 量的傳遞過程中伴隨著應(yīng)力釋放,重量的傳遞數(shù)值就會(huì)不準(zhǔn)確,造成電子汽車衡的稱量不穩(wěn)定,四 角誤差、段差超出用戶要求或標(biāo)準(zhǔn)要求。在校秤過程中,會(huì)發(fā)現(xiàn)四角誤差不易校準(zhǔn),校一遍數(shù)據(jù)一 個(gè)樣;觀察傳感器的空秤輸出信號(hào),也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的狀態(tài)。

       6. 消除秤臺(tái)殘余應(yīng)力的方法 由前面的分析可知,理想的電子汽車衡秤臺(tái)制造完成后,在校秤階段,每只傳感器的初始信號(hào)輸出應(yīng)該符合上述第 3 部分中傳感器受力分析結(jié)果。如果差異較大就要進(jìn)行消除應(yīng)力的處理。消除應(yīng)力的方法有很多,下面介紹幾種比較簡單的方法。

       6.1 超載靜壓法 新的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 7723-2017 《固定式電子衡器》中,增加了一條:當(dāng)衡器承受大秤量 125% 的載荷時(shí),秤的各組成部件不應(yīng)發(fā)生變形或損壞,施加的時(shí)間是 30 分鐘,載荷均勻分布。 一方面可以檢查秤臺(tái)的材料選擇、焊接質(zhì)量、秤臺(tái)變形等,同時(shí)超載靜壓方法也是消除秤臺(tái)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,來確定靜壓的時(shí)間。 通過施加載荷靜壓前后的傳感器輸出值的相對(duì)變化,來設(shè)定超載靜壓的時(shí)間和選擇載荷值。

       6.2 振動(dòng)時(shí)效法 采用激振器對(duì)秤臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)消除應(yīng)力,也是一種比較簡易的方法。由于激振器工作時(shí)噪音較高, 可以在施力點(diǎn)與秤臺(tái)的接觸處,設(shè)置一些隔音裝置。根據(jù)秤臺(tái)的尺寸、U 型梁的厚度和高度、秤臺(tái) 的設(shè)計(jì)秤量,來設(shè)計(jì)激振器的大小、振幅、頻率、激振位置與激振力。同樣,工藝參數(shù)的設(shè)置需要 通過施加激振力前后傳感器初始信號(hào)輸出的變化,來判斷工藝參數(shù)的選擇是否合適。如果能采用應(yīng) 力測試儀進(jìn)行定量分析,則工藝參數(shù)的設(shè)置會(huì)更準(zhǔn)確。

      6.3 預(yù)加載校秤法 電子汽車衡在用戶使用地點(diǎn)安裝之后,可以首先檢查傳感器的初始信號(hào)輸出是否平衡,如果不平 衡,可以要求用戶用載重汽車先進(jìn)行多次過衡,否則調(diào)校完成的衡器也是不穩(wěn)定的,其原理與超載 靜壓法一致,使秤臺(tái)內(nèi)部的應(yīng)力充分釋放出來,可以增加衡器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

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