分析稱(chēng)重傳感器的使用問(wèn)題
稱(chēng)重傳感器是將衡器的承載力正確地測量、并完整地輸送到稱(chēng)重儀表中去,如果在設計過(guò)程中對稱(chēng)重傳感器,特別是數字式稱(chēng)重傳感器的一些基本參數;使用過(guò)程中不能全面考慮到環(huán)境的溫度、濕度影響;在安裝過(guò)程中不能正確執行工藝文件;就會(huì )直接影響到整臺衡器的計量性能。
一、安裝影響
二、zui大秤量影響
1、靈敏度影響問(wèn)題
(1)目前常用的稱(chēng)重傳感器當中,其靈敏度通常為2mV/V。雙剪切梁式(橋式)結構、單剪切梁(懸臂式)結構、平行梁結構的靈敏度通常為2mV/V,柱式結構的靈敏度通常為1mV/V,另有一小部分懸臂梁結構、S型的靈敏度為3mV/V。
動(dòng)態(tài)電子軌道衡在稱(chēng)量過(guò)程中因為有較大的沖擊載荷,所以使用靈敏度指標是1mV/V的,zui大秤量為20噸的柱式稱(chēng)重傳感器產(chǎn)品;一般靜態(tài)稱(chēng)量用的衡器,如,汽車(chē)衡、平臺秤等產(chǎn)品,由于相對沖擊載荷較小,使用靈敏度2mV/V的稱(chēng)重傳感器;一些采用杠桿系統的,或者一些不易產(chǎn)生偏載影響的料斗秤、稱(chēng)量液態(tài)物質(zhì)的衡器,可以使用靈敏度3mV/V的稱(chēng)重傳感器。
(2)可能有的朋友要講,在R76-1《非自動(dòng)衡器》建議(2006版)中,對非自動(dòng)衡器模塊兼容性核查時(shí),針對不同結構的衡器只是給出了一個(gè)修正系數Q,根本就沒(méi)有考慮稱(chēng)重傳感器的“靈敏度”問(wèn)題,你在這里是否也在故弄玄虛?
實(shí)際上,同樣兩個(gè)zui大秤量一樣的稱(chēng)重傳感器,如果一個(gè)靈敏度為1mV/V,而另一個(gè)靈敏度為2mV/V,那么其使用情況是*不一樣的。因為相對來(lái)講,兩者之間實(shí)際載荷能力相差一半左右。換句話(huà)講,如果兩者靈敏度相當,則靈敏度為1mV/V的稱(chēng)重傳感器比靈敏度為2mV/V的稱(chēng)重傳感器負載能力大一倍。
2、交變應力影響
許多衡器產(chǎn)品都是在動(dòng)載荷作用下工作的,很少有衡器是在靜止稱(chēng)量的,所以在選擇稱(chēng)重傳感器時(shí),一定要考慮沖擊作用力的影響,在設計選擇稱(chēng)重傳感器是留有一定的安全余量。但是,像汽車(chē)衡、軌道衡等一些衡器,其不但受到?jīng)_擊載荷的影響,還受到交變作用力的影響,這些交變作用力對稱(chēng)重傳感器的破壞力,在某些環(huán)境下對一些產(chǎn)品結構所產(chǎn)生的破壞力有時(shí)大于瞬時(shí)作用力,在這樣作用下產(chǎn)生的破壞被成為“疲勞破壞”,與靜載荷下的破壞迥然不同,其破壞時(shí)應力低于材料的強度極限,甚至低于屈服極限。
對于以前汽車(chē)衡承載器的長(cháng)度在12~14m的情況下,承載器的熱脹冷縮不是一個(gè)突出的問(wèn)題,但是當承載器的長(cháng)度達到18m以上后,就成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題了。固然對承載器限位裝置的設計產(chǎn)生一個(gè)的影響,但是對如何選擇稱(chēng)重傳感器產(chǎn)生的影響就更大。我們知道,由于稱(chēng)重傳感器結構受力特點(diǎn)所確定,金屬的線(xiàn)膨脹系數:溫度范圍20~100℃(如果實(shí)際使用范圍為60℃時(shí)),碳鋼10.6~12.2/10-6℃-1(選用11.4/10-6℃-1),對于一臺長(cháng)18m的汽車(chē)衡來(lái)講,其變化應為:18000mm×60×11.4/10-6=12.312mm。
這樣就出現兩個(gè)問(wèn)題:
一個(gè)是,承載器與兩端通道的間距問(wèn)題;
一個(gè)是,稱(chēng)重傳感器的抗偏載性能問(wèn)題。
2、稱(chēng)重傳感器的抗偏載性能
目前電阻應變式稱(chēng)重傳感器的抗偏載性能排列次序為:
柱式→圓筒式→蝶式→平行梁式→懸臂梁式→橋式→輪輻式(當然對于柱式雙膜片稱(chēng)重傳感器來(lái)講,比普通單膜片結構要好一些;雙球面結構的比單球面結構的要好一些)。
這里必須注意以上只是從外形上辨別的,從結構原理上的排列次序為:
柱式正應力→梁式正應力→單剪應力→雙剪應力。
從以上抗偏載性能的排列次序可以清楚地看出,在使用柱式結構的稱(chēng)重傳感器時(shí)應該注意熱脹冷縮的問(wèn)題,比如所選用的產(chǎn)品其規定的偏載角度是多少?是否能夠滿(mǎn)足稱(chēng)量性能的要求?
有的制造企業(yè)在產(chǎn)品樣本上介紹,其生產(chǎn)的柱式稱(chēng)重傳感器性能范圍在3°之內能夠保證計量性能,這是一種負責任企業(yè)的表現。但是,我不知他們是如何測試出來(lái)的,因為據我淺顯的知識所了解,在帶一定斜度的工作臺上進(jìn)行稱(chēng)重傳感器的測試是非常危險的。
1、間距
這個(gè)間距不是承載器限位間隙,承載器的限位間隙是可調節的,而這里所講的這個(gè)間距是不可調節的,是在制造基礎時(shí)就已經(jīng)固定的了。所以一定需要在制造基礎時(shí),考慮到使用現場(chǎng)可能的溫度范圍,及可能造成的熱脹冷縮承載器長(cháng)度變化,兩端間距的總尺寸一定要大于熱脹冷縮的變形量。
三、熱脹冷縮影響
1、固定稱(chēng)重傳感器的螺栓對安裝力矩的要求
稱(chēng)重傳感器安裝的緊固力度如何,是保證其使用中的邊界條件是否能穩定的前提。裝配時(shí)緊固力度太大,有可能將緊固螺栓扭斷;緊固力度較小,有可能達不到安裝要求。稱(chēng)重傳感器不論是安裝在承載器上,還是安裝在基礎結構上,都必須達到在重量對承重點(diǎn)作用后,其固定點(diǎn)不會(huì )發(fā)生松動(dòng),所以固定點(diǎn)選用的螺栓材質(zhì)、直徑和預緊力矩都有嚴格的要求。
2、安裝力矩對稱(chēng)重傳感器應力的影響
對于某些結構的稱(chēng)重傳感器來(lái)講,由于其應變區與安裝位置間隔比較近,在設計時(shí)又沒(méi)有考慮隔離區,所以用于固定稱(chēng)重傳感器的作用力如果處理的不合適,將會(huì )影響稱(chēng)重傳感器的正常輸出信號。比如,電子計價(jià)秤使用的“平行梁式”稱(chēng)重傳感器,其偏載誤差都是在安裝結束后再修正,因為固定稱(chēng)重傳感器的螺釘位置與應變片粘貼位置同側面,且距離比較近,如果設計在兩端的效果就會(huì )好的多。80年代引進(jìn)美國的吊秤中使用的稱(chēng)重傳感器在固定位置與應變區之間設計了一道隔離槽,就是為了減少安裝力矩對計量性能的影響。