介紹了地磅秤體的結構和原理,并在此基礎上闡述了原有地磅的不足以及對原有地磅的 改造過程。重新選擇了稱重傳感器并對其量程范圍進行了分析,同時也闡述了對支撐小梁、限位裝置等設備的 改造情況。改造后該套系統使用效果良好,測量精度和使用壽命均有所提高。

1地磅的結構及原理

地磅由承重體、稱重傳感器、測量控制 儀表及附加限位裝置等幾部分組成。承重體是重 物直接接觸的支撐體,必須有足夠的剛度和強度， 臺面安裝系統穩定性要好，自振頻率應在幾十赫 茲范圍內,與傳感器連接部分能準確的傳遞載荷, 傳感器承受所有載荷的重量。測量儀表的精度要 根據承重傳感器的精度指標或整套系統的精度指 標、選配比它們高3 ~ 5倍或一個數量級的數字式 儀表,限位裝置根據傳感器的形式進行選擇設計。

地磅的工作原理為：當載荷加到承重 體臺面后,稱重傳感器產生微弱的電壓信號(0~ 30 mV)，將此信號放大,經濾波再進行數模轉換及 一系列運算后，由二次儀表顯示。工作原理框圖 如圖1所示。

2.原有地磅的現狀

原有地磅用于進廠原煤的計量，由于煤的 水分含量較大，汽車上衡時,煤水不斷外流,從臺 面流至秤臺下端,加之每天車流量很大,長年累月 導致現場環境非常惡劣，工作人員每天進行清理 也無濟于事。而該衡的傳感器選用的是懸臂梁式 結構,其連接件為柱式皮套壓頭,這種連接件的復 高,而現場環境根本無法滿足要求，特別是通過底板滑片,這就要求滑片表面光潔度很高，而現場環境根本無法滿足要求，冬天, 經常上凍，致使壓頭皮套斷裂，秤體無法完全復 位，整套系統故障頻繁，既加大了工人的勞動強 度，又影響到進廠原煤的正常計量,故考慮對其進 行改造。

3.大修改造

針對現場及設備現狀，我們對稱重傳感器、支 撐小梁、限位裝置等進行了改造。

3.1稱重傳感器

由于現場環境惡劣，對傳感器型式的選擇非 常關鍵,不但傳感器精度要高，而且其連接部分必 須復位性好，防潮性好，能適應于惡劣的環境。再 者，由于該衡引坡護邊高度不能改變，衡的臺面高 度必須與引坡護邊高度相同，故要考慮傳感器的 高度是否適合于現場。鑒于多種因素，我們選擇 了橋式稱 重傳感器，這種傳感器兩端支撐，中間受力，精度 高、可靠性強、其連接部分采用壓頭鋼球結構，可 自動復位和調心，抗側向力和抗沖擊性能好，并經 過良好防潮密封,適應于惡劣的工作環境,而且安 裝方便,互換性好。

(1)傳感器量程的選擇

傳感器的型式確定了量程選擇要考慮秤臺自 重、額定稱量、最大可能產生的偏載、動載情況和 傳感器的靈敏系數等因素。如果額定容量過小， 可能會導致由于承重過載而使計量衡損壞;額定 容量過大，則會影響到測量精度和靈敏度。通常使傳感器工作在30%?70%額定容量范圍內，稱 重傳感器額定量程的計算公式為：

(2)傳感器的定位

在秤體的安裝過程中，傳感器的定位是最基 礎也是最關鍵的一個環節，為保證稱重臺面在傳 遞力的過程中，將載荷力垂直加到稱重傳感器的 受力軸線上，以免因偏載或水平分力的作用使傳 感器的輸出性能變壞，影響稱重精度，傳感器在安 裝過程中，既要考慮單只傳感器放置的水平，又要 考慮四只傳感器是否在同一平面，而且要考慮四 只傳感器的對角位置。

通過連接底板來調整單只傳感器的底板水 平和四只傳感器的底板是否在同一平面。用水平 儀測試四個底板，等髙偏差不大于2 mm，再調整 單個底板橫、縱、對交線的水平，水平傾斜率應小 于1/500，還要考慮底板到引坡護邊的標高，誤差 不大于3 mm,保證安裝后秤臺臺面與護邊基本在 同一平面,如此反復進行,到符合要求為止，這樣 才能使傳感器盡量不受水平分力的作用。而且， 四只傳感器同時受到載荷的作用，避免了任何一 點的懸空。

四只傳感器的安裝位置也非常關鍵,稱量 過程中，四只傳感器受力情況如圖2所示。

以秤體重心為圓心，以L為半徑畫園與各邊 線的4個交點即為四只傳感器的安裝位置，偏差 不大于± 2 mm。

(3)傳感器的連接

原傳感器連接方式采用串聯連接方式，這種 方式在直流供電的情況下，每個傳感器需要相互 獨立的供橋穩壓電源，否則將破壞電橋電路的原 有關系，增加了設備的復雜性和提髙了成本，再 者，串聯后增大了傳感器的輸出阻抗，容易帶來干 擾，抗干擾能力差。而并聯方式多只傳感器只需 一個供橋電源，系統簡單、經濟，抗干擾性強。

我們選擇了并聯連接方式，即各個傳感器的 輸人端并聯，輸出端并聯，電路如圖3所示。

3.2支撐梁

支撐梁是地磅的一個重要組成部分, 通過它使外加負載作用于傳感器中心線上，其設 計、安裝是否合理很大程度上決定了整套系統的 準確性。由于原懸臂梁式傳感器及其連接件的高 度與現在選用的BM-LS-20橋式傳感器及其連接 件的高度不同，而底板到引坡護邊的距離不能改 變,為保證枰臺臺面與護邊為一平面,必須改變支 撐梁的位置,其高度由傳感器支撐點的高度來決 定，支撐梁放置必須水平，而且四只傳感器的四個 支撐梁必須在一個平面上,并盡量不受橫向載荷 和扭曲力的影響，否則，當外加載荷力的作用方向 與傳感器的支撐面不垂直,與平面的法線方向之 間有一夾角a，則將產生一個水平分力Ps = Psina 和一個附加彎距M = PsAi,此時，該傳感器受力 狀態的對稱性遭到破壞，降低了傳感器的輸出靈 敏度和其它一些性能,使傳感器的輸出不完全與 輸入外力成正比，此效應引入的誤差將會很大,故 在定位時用水平儀反復測試支撐梁直到達到技術 要求，避免傳感器受到側向力而影響到測量精度。 另一方面,由于支撐梁是個傳力構件,載荷通過它 傳到傳感器上，所以它要有足夠的強度和剛度，能 確保載荷通過稱重傳感器的加載軸線準確地傳遞 到傳感器上，并且要有良好的傳力重復性。另外 它受到的切應力可能很大，故對焊接技術也有很 高的要求，以達到足夠的承載強度而不變形,要具 有良好的穩定性、可靠性。

3.3限位裝置

限位裝置也稱安全保護器。為使稱重臺面有 一個穩定狀態，防止水平方向的移動’減小傳感器 承受水平分力，尤其是要防止車輛上下秤臺及在 秤臺上剎車時的沖擊，必須在傳感器或秤臺附近 安裝限位裝置，由于我們選擇的橋式傳感器的復 位裝置是鋼球，其復位性好,很靈活,故必須加裝 有效的限位裝置。在設計改造時,我們設計了螺 桿式的限位裝置，在秤臺與基礎之間安裝多組橫 向螺桿,在每只傳感器附近限制兩個不同的方向， 這樣東西南北四個方向各有兩組限位裝置，調整 限位間隙為2 ~ 5 mm，以保證設備熱脹時與周圍沒 有接觸。為防止急剎車等出現意外事故,我們選 用了 24 mm的限位螺栓,并且雙向鎖母,使用后效 果良好。

4.設備安裝及系統調試

一切準備就緒后，開始安裝設備，首先把設備 吊至秤臺基礎上就位，用枕木墊起，若位置不合 適，用千斤頂分別支在四只傳感器附近將秤臺頂 起,通過限位調整秤臺水平位置，適中后將傳感器 及其連接附件就位，去掉千斤頂，檢査傳感器的高 度，加墊片調整直到四點誤差在2 mm內，再次把 秤臺頂起，固定傳感器連接附件，并通過焊接或螺 栓固定,然后小心的將秤臺落到傳感器上,秤臺安 裝結束。將傳感器輸出信號電纜與稱重儀表相 連,分別測量空載時各傳感器的實際輸出，一般為 7 mV左右,調整傳感器補償器使各傳感器輸出基 本一致。空稱調整后，將一定重量的標準砝碼(一 般為額定載荷的20%)置于秤臺中間，再調整各傳 感器的輸出到基本一致,然后依據JJ(^668-90《國 家計量檢定規程》的要求對其進行檢定,檢定結果 符合m級計量設施的要求。

5.設備維護

無論什么設備，要想使其正常的運轉,必須加 強對其的維護，維護質量的好否，會直接影響到設 備的使用壽命,所以對設備的維護顯得越來越重 要。

（1）秤體四周不允許有卡阻現象,枰體與四周 間隙10?15 mm,設備銹蝕程度要小于中等級,局 部無嚴重銹蝕。

（2）設備基礎牢固無裂紋其基坑內和基礎平 面上無積水基礎牢固、無裂紋。基坑內和基礎平 面上無積水、無積塵、無雜物。

（3）設備支撐梁無變形。

（4）限位與秤體間隙保持在2 ~ 5 mm之間。

（5）傳感器周圍無積塵、積水，引出線不應有 外傷，傳感器觸頭無銹蝕,傳感器鎖緊件不得松 動,可動部分要靈活。

6.結束語

本次改造歷經近兩月時間，在整個改造過程 中,本著經濟、高精度、可靠的原則，一方面重新利 用了部分設備，一方面增加了部分設施，經過安 裝、調試、檢定,投運一年以來未出現過任何故障， 使用效果很好，受到使用單位的好評。