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的汽車衡，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多 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。

（4 ）—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 為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之 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) 在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。

㈢ 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左 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 在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。