地磅稱重傳感器使用中連接件的設(shè)計(jì)和選用

稱重傳感器被稱為電子稱重系統(tǒng)及地磅中的心臟部件。稱重傳感器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定 性直接關(guān)系到稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。實(shí)際使用中，稱重傳感器在稱重系統(tǒng)中必須結(jié)合相應(yīng)的連接件才 能確保其系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。連接件的作用在整個(gè)稱重系統(tǒng)中不容小覷，設(shè)計(jì)和選用中遵循一定 的原則已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)，科學(xué)設(shè)計(jì)，合理選用連接件會(huì)取得事半功倍的效果。

一.前言

稱重傳感器被稱為電子稱重系統(tǒng)及地磅中的心臟部件。科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由稱重傳感器 制作的電子稱重系統(tǒng)及地磅也已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料快速、準(zhǔn)確的稱量。特 別是隨著電子微處理技術(shù)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的不斷提高，稱重傳感器已成為過程控 制中的必需的裝置，從電子計(jì)價(jià)秤、電子汽車衡等常用衡器，到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生 產(chǎn)工藝中的自動(dòng)檢測(cè)和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重傳感器。

稱重傳感器的安裝介于承載器和基礎(chǔ)安裝面。如果只做簡單的連接就投入使用，不僅達(dá)不到預(yù) 期的稱量準(zhǔn)確度，還容易造成稱重傳感器損壞及安全事故。稱重傳感器連接件作為稱重量值測(cè)量環(huán) 節(jié)的關(guān)鍵部件直接影響到稱重計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，連接件更起著抵制各種干擾力的 作用。

當(dāng)承載器上加上物料后，承載器的承重梁必然產(chǎn)生擾度使支點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角，假如承載器的 承載梁與稱重傳感器的連接不是活絡(luò)的，則必然產(chǎn)生“誤信號(hào)”，也可能致使傳感器損壞。

被稱量的車輛進(jìn)入承載器臺(tái)面時(shí)進(jìn)行剎車，將產(chǎn)生相當(dāng)大的水平?jīng)_擊力。雖然裝有限位裝置， 但也必須要有合適的稱重連接件保證快速復(fù)位。盡可能的減少?zèng)_擊力傳遞到稱重傳感器上。

承載器與基礎(chǔ)安裝面的線膨脹系數(shù)在絕大多數(shù)情況下是不一致的，環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的橫向力 會(huì)使稱重傳感器輸出與其無關(guān)的稱重量值。

大型電子衡器在安裝時(shí)，承載器與安裝基礎(chǔ)面之間的安裝位置必然存在一定的偏差。所以連接 件要確保有一定的擺角和位移。

承載器通常采用焊接方式就行連接，隨著時(shí)間的推移，會(huì)由于應(yīng)力釋放產(chǎn)生不規(guī)則的扭曲，這 也要求連接件在形位上有適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)。

二 .連接件設(shè)計(jì)及加工中應(yīng)重視的問題

如何解決稱重傳感器在使用中不可避免的力學(xué)干擾，主要依靠合理的連接件來予以削減或消除。 連接件結(jié)構(gòu)的同心度、尺寸、表面粗糙度、材料硬度都會(huì)影響稱重傳感器的使用精度，連接件的光 潔度要高，否則受力后就要變形。表1是鋼材料接頭在磨削加工和刨削加工后的變形值。表2是三 種不同材料在相同粗糙度，加載5MPa壓力情況下的變形情況。當(dāng)連接件材料越軟，光潔度差時(shí)，在 很小的載荷下就產(chǎn)生很大的變形，連接件的變形會(huì)使合力點(diǎn)發(fā)生變化，引起稱重傳感器性能發(fā)生變化。

稱重傳感器連接件的設(shè)計(jì)原則是：要確保稱重傳感器的稱量值能夠通過稱重傳感器的受力軸線傳 遞，連接件設(shè)計(jì)時(shí)能夠靈活轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)、擺動(dòng)；又有一定的剛度、硬度、粗糙度能夠滿足消除或減 弱非計(jì)量量值的導(dǎo)入。稱重傳感器連接件具備的功能及加工質(zhì)量要求可歸納為：

1.對(duì)需要傳遞的稱重量值保證準(zhǔn)確，必須要保證稱重傳感器的受力與其軸線吻合或控制在允許的 誤差范圍內(nèi)。

2.在進(jìn)行稱重計(jì)量作業(yè)時(shí)承載器產(chǎn)生水平方向的位移或沖擊，承載器由于應(yīng)力釋放產(chǎn)生的不規(guī)則 變形，承載器由于線膨脹系數(shù)的差異在不同溫度下的伸縮，這時(shí)需要連接件具有靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng) 致使稱重傳感器所得到的稱量值真實(shí)有效。

3.在受力方向，連接件應(yīng)具有一定的剛度，當(dāng)施加載荷時(shí)，連接件的變形量要求越小越好。

4.連接件應(yīng)該具有良好的自動(dòng)復(fù)位功能。

5.要確保一定的粗糙度，與相應(yīng)的硬度配合能確保在大載荷作用下接觸應(yīng)力小于允許的接觸應(yīng)力且不產(chǎn)生凹陷。產(chǎn)生的摩擦力和摩擦力矩都不影響其靈活性。

三.常用連接件設(shè)計(jì)及選用的參考尺寸

常見的稱重連接件分為壓向和拉向。

絕大多數(shù)稱重傳感器壓向連接件都采用柱體或球面的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)力值得傳遞，也就是承載器上所 有重物產(chǎn)生的重力都由球面形成的點(diǎn)接觸集中傳遞給稱重傳感器，使重力線與稱重傳感器理想受力 軸線重合。除此之外，壓向連接件的還具有以下功能：1.具有好的自動(dòng)復(fù)位功能。稱重傳感器在稱 重系統(tǒng)中，承載器在接受重物時(shí)，總會(huì)有輕微的側(cè)向沖擊和移動(dòng)（過大沖擊力造成的嚴(yán)重影響需要 專門的限位裝置來克服），使重力在稱重傳感器上的作用點(diǎn)偏離軸線而產(chǎn)生稱量誤差。2.具有安全 保護(hù)和經(jīng)受疲勞的性能。連接件處于承載器和稱重傳感器之間，并處在可動(dòng)連接的狀態(tài)下工作。若 沒有約束裝置，則在外界強(qiáng)烈的沖擊下，承載器會(huì)擺脫稱重傳感器而損壞稱重系統(tǒng)。一般采用如圖 所示的鋼球和凹球面進(jìn)行加載。設(shè)計(jì)和選用原則建議參照表3。

常用的拉向連接件就是各種形式的萬向節(jié)，它具有十分優(yōu)良的復(fù)位性能，始終使重物的重力線與 稱重傳感器的理想力學(xué)軸線重合，能夠抵抗任何方向的側(cè)向力干擾。如果同時(shí)配置可旋轉(zhuǎn)的裝置， 則對(duì)于重力線上的任何干擾力矩都可以在載荷作用到稱重傳感器作用點(diǎn)之前被消除。拉向連接件采 用螺紋與其連接，為了確保安全性，螺紋尺寸及長度一般參照下表4。圖2是常用拉式連接件的示意圖。

四.結(jié)語

稱重傳感器的穩(wěn)定可靠工作離不開合理的連接件配合。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合來收集的 市場反饋信息。絕大部分現(xiàn)場應(yīng)用中出現(xiàn)的各類問題都是由于安裝過程中連接件的選用及安裝不合 理造成。再好的稱重傳感器，如果不配合合理的連接件將可能導(dǎo)致整個(gè)稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確度嚴(yán)重超差 或無法使用。行業(yè)內(nèi)對(duì)稱重傳感器的設(shè)計(jì)比較重視，但往往忽視了連接件。本文旨在通過對(duì)連接件 的闡述，希望能引起設(shè)計(jì)者和使用者的重視。