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汽車衡產(chǎn)生偏載誤差的原因及解決方法

時(shí)間:2017-06-27 01:02:42   點(diǎn)擊數(shù):

汽車衡當(dāng)最大秤量超過100t之后,出現(xiàn)了一些以前沒有出現(xiàn)過的現(xiàn)象, 這些現(xiàn)象表現(xiàn)在稱量性能上,實(shí)際其根源在設(shè)計(jì)和制造中。本文詳細(xì)介紹了汽車衡產(chǎn)生偏載 誤差的原因及解決方法。

一、問題的提出

(一)載荷停留位置引起的誤差

1 一臺最大秤量為150t汽車衡,其承載 器為三段結(jié)構(gòu),中間段為主段使用四只稱重傳感 器支承停留位置引起不同誤差的原因,與承載器哪一段作為主段沒有必然關(guān)系,這個(gè)問題在下 文中進(jìn)行了分析。在使用叉車調(diào)整完成偏載誤差 后,當(dāng)使用50t之內(nèi)重量值的載重車輛分別停留于 中間和兩端時(shí),偏差比較小。但是,當(dāng)使用70 噸載重車輛時(shí),越接近兩端部的示值比停留于中 間位置的示值之差明顯增大。

2)同樣一臺150t以上的汽車衡,承載器也 是三段結(jié)構(gòu),使用8個(gè)稱重傳感器的產(chǎn)品。當(dāng)使 用三軸組或兩軸組的載重車輛稱量時(shí),軸組越接近兩塊搭接處,稱重指示器所顯示的重量值差別 越大。

(二)使用不同稱重傳感器時(shí),偏載誤差不同。

1)當(dāng)一臺150t汽車衡,使用50t橋式稱重 傳感器時(shí),當(dāng)使用一段時(shí)間后,稱量明顯出現(xiàn)較 大偏載誤差,但是,當(dāng)更換了柱式稱重傳感器后, 這種現(xiàn)象就不再出現(xiàn)了。

2)柱式稱重傳感器高度不同,偏載誤差也 不同。高度低的柱式稱重傳感器的偏載誤差明顯 大于高的。

二、產(chǎn)生問題的原因

 ㈠停留位置不同所產(chǎn)生問題的原因

1)因?yàn)楹馄鞯某恿勘容^大,沒有合適的載 荷進(jìn)行偏載調(diào)試,所以偏載誤差調(diào)試不是很精細(xì); 偏載調(diào)試的目的是保證相同重量的載荷,在承載 器不同位置時(shí)輸入到稱重指示器中的信號電壓㈠ 致,而當(dāng)使用偏載調(diào)試的載荷不足時(shí),僅僅只能 保證較小稱量范圍的信號㈠致性。

2)承載器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理?剛度是否 能夠滿足要求?特別是搭接處結(jié)構(gòu)是否合理?在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國家標(biāo)準(zhǔn)中 規(guī)定,不同規(guī)格產(chǎn)品的承載器在一定載荷作用下, 其相對變形量要求控制在1/800范圍之內(nèi),目的 就是保證承載器的剛度對稱重傳感器產(chǎn)生的分力 不影響稱量性能。

多塊承載器連接處搭接結(jié)構(gòu),一是必須保證 結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度指標(biāo),二是要盡可能減少接觸 面,目的是對邊界條件減少影響,但是減少接觸面的前提是保證接觸強(qiáng)度。

3)安裝調(diào)試是否合格?比如稱重傳感器安 裝是否能夠保持“橫平豎直” ?如果是柱式稱重傳 感器安裝在長承載器的大型汽車衡上,當(dāng)環(huán)境溫 度發(fā)生較大變化,由于受到熱脹冷縮的影響,即 使初期保證了稱重傳感器的“橫平豎直,也會發(fā) 生改變,由于其抗偏載性能比較差,可能產(chǎn)生的 問題比較大一些。

)—般汽車衡出廠的隨機(jī)文件中都明確規(guī) 定,限位間隙應(yīng)該保持在3mm左右,太大了會影 響衡器的稱量性能,太小了可能一天的溫度變化就會使縱向限位頂死。但是,又要求使用人員要 經(jīng)常注意限位間隙,最好一年之內(nèi)調(diào)整兩次。

5)限位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先必須保持足夠的強(qiáng)度 和剛度,其次必須方便對限位間隙進(jìn)行調(diào)試。

6)焊接工藝可能存在的問題,一些焊接工 人為了提高工作效率,私自修改焊機(jī)的參數(shù),加 大了電流和行走速度,使被焊結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)變 大,后期也沒有采取相應(yīng)的處理措施,所以產(chǎn)生 的焊接應(yīng)力在釋放時(shí)承載器產(chǎn)生較大變形,兩塊 承載器搭接處不平整,接觸位置隨著載重量的變 化而變化。

(二)使用稱重傳感器不同所產(chǎn)生問題的原因

1)橋式稱重傳感器的恢復(fù)力矩不如雙球面 搖柱式稱重傳感器。橋式稱重傳感器壓頭的直徑 76mm,而柱式稱重傳感器40t的球面半徑為180mm;60t的球面半徑為220mm。同時(shí),橋式稱 重傳感器的壓頭硬度比彈性體高,在使用了一段 時(shí)間后會在彈性體的接觸面上壓出壓痕,也會影 響其恢復(fù)力矩。

(2)由于受到橋式稱重傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影 響,彈性體的變形量必然會大于柱式稱重傳感器 彈性體變形量,特別是目前橋式稱重傳感器一般 都是采用分體結(jié)構(gòu),當(dāng)外部作用力比較大時(shí),緊固螺栓可能不能阻止彈性體的變形,而產(chǎn)生滯后 誤差。

(3對于長結(jié)構(gòu)的承載器,當(dāng)使用柱式稱重 傳感器時(shí),在環(huán)境溫度變化比較大的情況下,載 荷在承載器兩端的誤差要大于中部的誤差。其原因就是由于熱脹冷縮造成兩端柱式稱重傳感器傾 斜,所產(chǎn)生的分力影響了稱量誤差。

㈢基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)問題所引起問題的原因

1)基礎(chǔ)板安裝要求保證其平面度在1/500 內(nèi),基礎(chǔ)板安裝不平整威上平面沒有加工,使 稱重傳感器也不垂直,產(chǎn)生稱量分力。

2)基礎(chǔ)板下的混凝土充填不充足時(shí),就會產(chǎn) 生較大空隙,當(dāng)重載車輛停留于此點(diǎn)時(shí),基礎(chǔ)板發(fā) 生一定下沉,該稱重傳感器受力產(chǎn)生變化,改變了 此臺衡器的初始零點(diǎn),使此稱量點(diǎn)誤差變化大。

(3)多塊基礎(chǔ)板之間高度誤差較大,使個(gè)別 稱重傳感器受力漂浮,沒有載重車輛時(shí)此只稱重 傳感器基本是零載荷。

三、解決方法

(一)從設(shè)計(jì)方面

1)保證承載器的剛度和強(qiáng)度指標(biāo) GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國家 標(biāo)準(zhǔn)中,要求承載器的相對變形量應(yīng)該控制在 1/800之內(nèi)。這個(gè)指標(biāo)是否是必須的昵?答案是肯 定的,因?yàn)閷τ谙嗤亓枯d荷在不同軸距車輛上 對承載器的變形量是不同的。這就如同一個(gè)人試圖通過冰層,而冰層厚度剛好能支持起他/她的 重量一樣,這個(gè)人很可能要掉下去,如果同樣那 個(gè)人伸展身體俯臥在同樣的冰層上迅速滑行,他 就不可能掉下去。這是因?yàn)楹笳叩呢?fù)荷或重量分 布在較大的面積上,同樣道理,車輛通過橋梁時(shí) 長的車輛通過橋梁時(shí)的壓力比短車要小(假如車 輛同樣重量和同樣軸載,如同上述的人伏在冰上 滑行一樣。那個(gè)短車就如同一人站立在冰面上, 全部負(fù)荷集中于有限的面積上。

這一點(diǎn)在美國國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量機(jī)構(gòu)(NIST發(fā) 布的44號手冊中,專門就這個(gè)問題提出了一個(gè)指 標(biāo)“CLC集中載荷,為汽車衡之類產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)給出了嚴(yán)格要求。

2)保證各個(gè)輔助部件的剛度和強(qiáng)度指標(biāo) 承載器自身的剛度和強(qiáng)度是大家比較重視的 指標(biāo),但是許多制造商對多段承載器之間連接部件的剛度和強(qiáng)度就不是很重視了,這里㈠個(gè)是這 些部件自身的剛度和強(qiáng)度問題,而更重要的是這 些部件與承載器之間的連接強(qiáng)度。這些連接部件可以選擇比較大的結(jié)構(gòu),但是他們與承載器的連 接強(qiáng)度不僅僅是依靠焊縫,還必須在設(shè)計(jì)中安排 巧妙。

3)保證稱重指示器和稱重傳感器與整機(jī)性 能的兼容性

R76 (2006年中對于㈠臺電子衡器不同部 件之間的兼容性提出了專門的要求,為設(shè)計(jì)電子 衡器給出了很好的方法。只要設(shè)計(jì)者將選擇的稱重傳感器、稱重指示器等指標(biāo)輸入所提供的“兼 容性核查表”中,就能比較容易地看出選擇的可 行性。

4)安裝基礎(chǔ)的強(qiáng)度必須滿足稱量要求

地磅安裝基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)必須首先考慮基礎(chǔ)的 基層土壤的耐壓能力簡稱“地耐力”,㈠般要 求大于120kPa ;其次是按照單個(gè)支撐點(diǎn)的承載力確定基礎(chǔ)鋼筋混凝土中的鋼筋配置尺寸和結(jié)構(gòu); 最后才是考慮混凝土的標(biāo)號,㈠般要求大于C30

設(shè)計(jì)時(shí)一定要使基礎(chǔ)有良好的排水能力,一方面是防止積水泡軟基層土壤,另一方面是防止 積水影響稱重傳感器的使用壽命。

5)限位機(jī)構(gòu)應(yīng)該有效

限位機(jī)構(gòu)的作用就是保證承載器在使用中能 夠正確傳遞作用力的同時(shí),承載器不會產(chǎn)生水平 位移。在“談衡器的限位機(jī)構(gòu)”㈠文中,總結(jié)了目前國內(nèi)外多種限位機(jī)構(gòu)后,得到了㈠個(gè)結(jié)論就 是:只有在正確理解限位機(jī)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上,才 有可能只用㈠種限位機(jī)構(gòu)就能滿足所有產(chǎn)品的需 要。

6)大秤量汽車衡不宜選擇橋式稱重傳感器, 特別是分體式橋式稱重傳感器。

這個(gè)問題必須從這種稱重傳感器的結(jié)構(gòu)來談, 從編寫的《電阻應(yīng)變式稱重傳感器》 的教材,對《梁式剪切應(yīng)力稱重傳感器》的設(shè)計(jì) 中,可以清楚看出這種稱重傳感器的彈性體和托 架部分是㈠同計(jì)算的,它的形變情況是依靠兩側(cè) 的高強(qiáng)度螺栓緊密聯(lián)系在㈠起的。

如果在制造過 程中由于緊固力矩不足,那么就有可能該稱重傳 感器的滯后指標(biāo)達(dá)不到要求,影響了地磅的計(jì) 量性能。

(二)從制造方面

(1)設(shè)計(jì)編制合理的加工工藝,盡可能減少 加工應(yīng)力的影響。

對于目前流行的U型梁的承載器結(jié)構(gòu),必須 認(rèn)真考慮如何安排焊接加工的工藝流程。如果在 焊接U型梁之前將兩端的端板首先焊接,那么在連續(xù)焊接U型梁的過程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力,將使 承載器產(chǎn)生較大的變形。當(dāng)然,解決方法也不是 唯㈠的,當(dāng)采用手工焊接工藝時(shí),是可以先將各 個(gè)部件(包括端板定位,然后選擇“斷續(xù)跳躍” 的工藝焊接完成全部焊縫。

(2)嚴(yán)格按照工藝文件規(guī)定的工藝參數(shù)進(jìn)行加工

工藝參數(shù)是經(jīng)過技術(shù)人員和工人多次工藝試 驗(yàn)而總結(jié)出來的結(jié)晶。比如焊接工藝規(guī)定的:直 徑多大的焊條、在電流多少的情況下、走行速度是多大,就能將熱影響量減小到最小,也就是減 少被焊接件的變形量。如果操作人員為了提高生 產(chǎn)能力,隨意更改工藝參數(shù),可能是勞動(dòng)效率是 提高了,但是給產(chǎn)品帶來的隱患卻大大增加了, 有可能給現(xiàn)場安裝增加了麻煩,甚至需要拉回來 更換,增加了安裝的費(fèi)用,所以工藝與工藝紀(jì)律 執(zhí)行情況的考核是十分重要的。

3)關(guān)鍵部位應(yīng)該設(shè)計(jì)制造工藝裝備

制造過程中的工藝裝備是保證制造質(zhì)量的有 效手段,可以控制部件的平面度,以及部件之間 的定位精度,減少加工應(yīng)力的影響。所以在機(jī)械行業(yè)很重視專用工藝裝備與零部件的比率,比率 越高越說明質(zhì)量的保證力度越大,對操作人員技 術(shù)等級的要求也可以降低。例如,汽車制造行業(yè) 大批量生產(chǎn)時(shí)的比率系數(shù)在5-10左右。

4)應(yīng)該盡可能對焊接結(jié)束的承載器進(jìn)行時(shí) 效處理

對于汽車衡這個(gè)產(chǎn)品的制造過程,其重點(diǎn)就 是“承載器”的制造。而承載器的制造過程主要 是由焊接加工來完成的,前面也談到了焊接加工存在的弊端,從焊接工藝?yán)碚撋现v,在正確控制焊接工藝流程和工藝參數(shù)的情況下,焊接應(yīng)力不 會很快釋放出來的,只有在外界作用力影響下, 才會使被焊接件的應(yīng)力釋放而變形。所以可以在 盡量短的時(shí)間內(nèi)對被焊接件進(jìn)行時(shí)效處理,如: 振動(dòng)時(shí)效、脈動(dòng)時(shí)效和過載時(shí)效等等。

 從安裝方面

1)保證承重板的混凝土二次灌漿質(zhì)量 保證二次灌漿質(zhì)量應(yīng)該從幾個(gè)方面注意:一 是灌漿的混凝土質(zhì)量必須是收縮量小;二是混凝 土灌入后的搗固質(zhì)量必須均勻;三是混凝土充填 必須飽滿,避免承重板下產(chǎn)生空隙。當(dāng)然在注意 了以上三個(gè)方面問題的同時(shí),也不能忽視其最重要的質(zhì)量,就是混凝土的質(zhì)量。

2)控制承重板的高度差在允許范圍內(nèi) 這個(gè)問題在目前制造商的安裝資料中都是必 備的內(nèi)容了,但是現(xiàn)場實(shí)際控制的怎樣昵?問題 經(jīng)常出在檢測時(shí)使用的“水準(zhǔn)儀”上,因?yàn)橛性S 多水準(zhǔn)儀超出了檢定周期,失準(zhǔn)了,特別是物鏡 轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差,影響到測量準(zhǔn)確度。所以,水準(zhǔn)儀應(yīng)該架設(shè)在基礎(chǔ)長度軸線的延長線上,因?yàn)?/span> 這時(shí)水準(zhǔn)儀在測量多個(gè)標(biāo)高點(diǎn)時(shí),物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度最小,誤差對其的影響也小。

3)稱重傳感器安裝應(yīng)該做到“橫平豎直” 安裝的“橫平豎直”是保證承載器上的作用 力,能夠全部傳遞到稱重傳感器上的必備條件。 特別是“柱式稱重傳感器”由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其抗 偏載性能在所有稱重傳感器中是比較差的,對 “垂直度”要求比較高。

4)應(yīng)該保證承載器與四周基礎(chǔ)的間距合理 因?yàn)楝F(xiàn)在汽車衡的長度都比較長,當(dāng)使用環(huán) 境溫度變化比較大時(shí),其熱脹冷縮變化也比較大, 所以在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)一定要留出合理的間距。

5)承載器限位裝置安裝有效合理 一般在使用中限位間隙應(yīng)該調(diào)整到 3mm'5mm,太大了會影響承載器垂直將作用力傳 遞到稱重傳感器上,太小了可能一天的溫差就使 限位頂住了。但是在產(chǎn)品檢定時(shí),為了控制汽車衡的重復(fù)性,可以將限位間隙臨時(shí)調(diào)至1mm 右。

6)承載器上平面與兩端通道在一個(gè)水平面上

這個(gè)問題對于目前汽車衡承載器長度一般超 過汽車前后軸距,所以不會影響到衡器的計(jì)量性 能了,可能會被許多人所忽視。當(dāng)承載器略高于兩端通道時(shí),哪怕只有僅僅的10mm左右,由于 汽車駛上承載器時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力是比較大的, 這些沖擊力會對某些稱重傳感器將產(chǎn)生破壞性的影響。

(四)從調(diào)試方面

1)首先使用盡可能重的叉車,停留在各個(gè) 稱重傳感器上方,依次調(diào)試各稱重傳感器輸出信 號的一致性。

(2)再使用短軸距車輛或稱“后八輪”車 輛在重載情況下,依次碾壓各對稱重傳感器上 方處,特別是承載器搭接處,如果位置之間示值 差超出規(guī)定值,采用墊片調(diào)整間隙。

(3)檢查各個(gè)稱重傳感器受力狀況,對于受 力偏輕的稱重傳感器采用增減墊片的方法調(diào)整其 高度。

4)檢查調(diào)整各個(gè)稱重傳感器垂直狀態(tài)。

四、結(jié)束語

—些問題和現(xiàn)象之所以不易尋找出原因,其 根本在于產(chǎn)生問題的原因不是單一的,有些原因 還是設(shè)計(jì)時(shí)考慮不足、制造工藝存在缺陷,而帶來的先天性問題。所以,分析問題時(shí)應(yīng)該從源頭 尋找,特別是應(yīng)該從理論上和設(shè)計(jì)上尋找。所以 OIMLR76-1《非自動(dòng)衡器》國際建議中,專門 用一個(gè)術(shù)語“初始固有誤差”來說明這個(gè)問題: 衡器在性能測試和量程穩(wěn)定性測試前所確定的誤 差。

 


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