一、引言

汽車衡在稱重時, 汽車對衡器經常會產生各種額外的力, 如汽車上、下秤時的水平沖擊力、汽車在秤臺上剎車時產生的剎車力、載重汽車前進產生的反作用力等;還有個別司機通過走S、跳秤等手法, 企圖達到作弊的目的, 從而使秤體產生晃動, 影響稱重。因此縮短示值穩定時間, 快速準確讀取稱重示值就成為衡器設計與使用的重要課題。為了保證汽車衡在使用過程中時刻處于最佳狀態, 除了選用高可靠性的稱重傳感器外, 設計合理的限位裝置可以限制秤臺的搖晃, 減少傳感器的偏載, 成為提高稱重精度的重要途徑。

根據汽車衡的使用情況不同, 限位裝置可以設計成不同的形式。一般要求限位裝置有足夠的強度, 能承受較大的水平沖擊力, 有效限制秤體晃動幅度, 使秤體快速復位, 且盡量不產生豎直方向的分力。限位裝置如果設計不合理, 在稱重過程中會給衡器帶來額外附加力, 從而影響稱量準確度, 造成誤差。

本文試圖對目前常見的幾種限位裝置的優缺點、使用性能做以分析、探討、對比, 對合理的設計、使用限位裝置發表一點自己的觀點, 期望能夠起到拋磚引玉的作用。由于本人能力有限, 發表之觀點難免有偏頗之處, 望批評指正。

二、四角八位碰撞式限位裝置

這種限位裝置是在衡器的四角設置四處縱向限位和四處橫向限位, 也即“四角八位”碰撞式限位。

縱向 (載重汽車的行駛方向) 限位器和橫向限位器均是在汽車衡的秤臺下面設置一個限位板, 限位板安裝一個可調螺栓, 螺栓頭正對基礎中的預埋板 (即撞塊) 。調節螺栓, 使得螺栓端部與撞塊間的間隙達到設計要求, 然后用鎖緊螺母將螺栓的位置鎖死, 以保證所調間隙不再發生變化 (限位裝置結構如圖1所示) 。

這種限位裝置的優點是結構簡單、使用方便、成本低廉, 廣泛使用于要求不高的汽車衡上。但當溫差變化比較大時, 秤臺的熱脹冷縮會使限位間隙產生變化, 間隙過小, 容易造成秤體卡死;間隙過大會使秤體晃動幅度過大, 這些都會對稱量精度造成影響。因此, 需要隨著季節的變化對限位間隙進行適當調整。

圖1 

三、中間縱向限位裝置

上述的四角碰撞式縱向限位結構, 受熱脹冷縮影響比較嚴重。比如21m的秤臺, 在溫差30°的情況下, 熱脹冷縮量可達8mm左右。如果在秤臺縱向的中間位置左右兩側各增加一處雙向碰撞式限位, 這樣由于兩個限位之間秤體結構尺寸很小, 其熱脹冷縮量也很小, 所以可以不用隨季節變化進行間隙調整 (如圖2所示) 。

圖2 中間限位裝置   

這種限位是在秤臺的中間傳感器的兩側立板上分別設置安裝孔, 用以安裝限位螺栓, 限位螺栓穿過兩塊耳板的過孔, 螺栓與耳板之間留一定的間隙δn。用于限制秤體位移量。

該限位裝置的優點是維護量減少, 不用根據季節冷熱變化去調節限位間隙, 適合在一天之內溫差變化比較大或者隨季節變化溫差較大的地區使用。缺點是對秤臺和基礎制作要求比較高, 基礎預埋板上的兩個耳板的孔與秤臺上立板的孔對正困難, 甚至耳板需要等秤體安裝完成后配焊才能達到要求, 常常會使工期拖長。

四、拉桿式縱向限位裝置

拉桿限位一般設置在秤臺的四角, 用于限制秤體的縱向位移 (如圖3所示) 。拉桿越長, 拉桿與秤臺的平行度越容易保證, 若完全平行, 汽車衡稱重時, 拉桿限位產生的垂直分力就為零, 因此稱量精度就越高。但是對于室外安裝的秤體, 由于熱脹冷縮嚴重, 常常拉桿和秤體、基礎之間會產生很大的應力, 會造成很大的稱量誤差。因此, 這種限位裝置不適合臺面尺寸較大且在室外安裝的衡器。

圖3 拉桿限位裝置 

對于順坡安裝的衡器, 在坡度較大時可以在秤臺坡頂一端安裝拉桿限位, 坡底一端不設置縱向限位, 亦能收到較好的效果。

五、中間拉桿限位

為了克服四角拉桿限位受熱脹冷縮影響比較嚴重的缺點, 可以將拉桿限位布置于秤體中央 (如圖4所示) , 這樣由于拉桿長度較短, 前后拉桿之間秤體部分長度也很短, 因此其幾乎不受熱脹冷縮的影響。所以這種中央布置的拉桿限位適應面廣, 適合各種大小的衡器, 也不受氣候環境的影響。

拉桿限位器的優點是剛性強, 限位可靠, 能快速穩定秤體;但剛性強也成為其顯著的缺點, 是當衡器承受較大的沖擊力時, 限位拉桿直接將沖擊力傳遞到限位座預埋板上, 容易造成預埋件松動甚至脫落, 而松動、脫落維修非常困難。

圖4 中間拉桿限位   下載原圖

圖5 緩沖式拉桿限位   

六、緩沖式拉桿縱向限位裝置

為了解決拉桿限位剛性強, 對基礎沖擊力大的缺點, 在拉桿限位的基礎上增加了彈簧緩沖元件, 誕生了緩沖式拉桿限位, 其結構如圖5所示。

緩沖式拉桿限位除了擁有拉桿限位的優點之外, 最大的特點是具有緩沖功能, 可以大大緩沖秤體對基礎的沖擊力, 同時由于彈簧的作用, 可以對緩沖秤體熱脹冷縮引起的間隙變化, 不會出現秤臺卡死現象。

缺點:限位裝置結構相對復雜, 預緊力的大小調整不容易掌握、預緊力小了, 秤臺的復位力就小了, 限位效果變差。若預緊力大了, 緩沖距離就會縮短, 沖擊力會增大。

以上是筆者對幾種常見汽車衡限位裝置的一點粗淺的認識, 拿出來與大家做一交流。在衡器設計時, 必須根據使用情況、安裝現場環境變化等因素綜合考慮, 方能設計出合理可靠的限位裝置, 從而提高稱量精度, 減少維修費用, 延長衡器使用壽命