一、引言
由于近年來電子汽車衡的秤量越來越大,按照法定的方法檢定或校準成為一種很難操作的工作,所以許多有志之士就在不斷的探索合理而有效的檢定或校準方法。怎么能夠準確、方便、安全地獲得一臺大型電子汽車衡的稱量性能,按照我國目前各個地方技術(shù)機構(gòu)所具備的能力,僅僅采用砝碼法是不能輕易達到目的的。
二、檢定工作的內(nèi)涵
r76-1《非自動衡器》建議中對于稱量性能的檢測要求:
從零點逐步施加試驗載荷至大秤量(max),再以相反次序逐步卸下試驗載荷至零。測定初始固有誤差時,至少選擇10個不同的試驗載荷,其它稱量試驗至少選擇5個試驗載荷。選擇的試驗載荷包括大秤量(max),小秤量(min),以及處于或接近大允許誤差改變的那些載荷值。
我們從中可以清楚地看到以下幾個方面的情況。
1.檢測是從零點逐步開始加載試驗載荷,一直到大秤量。
目的是檢查該衡器的誤差曲線是否在允許誤差帶的范圍之內(nèi),如果發(fā)現(xiàn)有個別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶,也可以通過稱重指示器的線性修正功能進行修正,保證衡器的整個稱量性能全部在允許誤差的范圍內(nèi)。
2.然后,逆順序逐步卸載試驗載荷,直至零點。
目的是檢查該衡器回程的誤差曲線(即滯后線性),是否在允許誤差帶的范圍內(nèi),如果發(fā)現(xiàn)有個別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶,也是可以通過稱重指示器的線性修正功能進行修正的。
3.測定初始固有誤差時,至少選擇10個試驗載荷。
一般在對一臺新型衡器進行型式評價試驗時,需要選擇10個試驗載荷進行檢測,目的是了解此類新型產(chǎn)品的“初始固有誤差”的情況。只有通過定型鑒定了的衡器產(chǎn)品,在檢定及后續(xù)檢定時,就可以只選擇5個試驗載荷。
4.選擇大允許誤差改變的載荷值。
大允許誤差改變的載荷值,這些點是一臺衡器要求比較高的、比較難的點。比如,3級秤的500e、2000e的兩個載荷值,500e這一點在允許誤差±0.5e是相對誤差大的;2000e這一點在允許誤差±1.0e是相對誤差大的。也就是說,只要這些載荷點能夠在允許誤差范圍之內(nèi),那么這臺電子衡器也就是合格的了。
當然,電子汽車衡的檢定或校準時還應(yīng)該包括:置零準確度、偏載性能、除皮準確度、重復(fù)性、鑒別閾等項目的試驗。
三、幾種檢測方法解析
1.對于由多塊結(jié)構(gòu)組合承載器檢測方法
美國“nisthandbook44”手冊中規(guī)定,對于汽車衡、軸重儀及組合式汽車衡偏載試驗,試驗區(qū)域應(yīng)為長度1.2m和寬度3.0m,大試驗載荷應(yīng)滿足公式:大載荷的比率r×0.9×clc。其中,r是任意兩個或更多相鄰軸組的距離;clc是“集中載荷”(clc≥衡器的大秤量/(n-0.5));n是承載器的節(jié)數(shù)。
按照以上的檢測方法,于是,就有專家就想出了這樣一個思路:汽車衡的承載力是由單節(jié)承載器決定的,是否可以按照每一節(jié)為一個稱量范圍,分別檢定?只要將每一節(jié)檢測合格,就認可整臺汽車衡都符合稱量性能了呢?
但是有關(guān)專家告訴我,美國“nisthandbook44”手冊中的此項規(guī)定,是與美國聯(lián)邦公路管理局關(guān)于車輛載荷與橋梁總負荷關(guān)聯(lián)的一個公式,其目的是要求設(shè)計汽車衡時,必須與汽車對橋梁作用力按照集中載荷方式考慮的[r1]。所以,我們在設(shè)計汽車衡承載器時,必須考慮承載器的剛度、強度也要按照橋梁的指標。即使相同載荷,當軸距不同的車輛稱量時,汽車衡也應(yīng)該能夠保證正常使用,而與汽車衡檢測方法沒有關(guān)系。
2.現(xiàn)場單獨檢測稱重傳感器方法
近看到一篇文章中提出的一種檢測思路。就是在汽車衡安裝現(xiàn)場將稱重傳感器從承載器下取出,使用一種便攜式裝置只對稱重傳感器進行檢測調(diào)整,就認為完成了該衡器的檢測。
這種思路是一種“瞎子摸象”的方法,只是考慮了稱重傳感器對衡器的影響因素,而忽視了其他裝置對稱量性能的影響。與其采用這種方法,還不如直接拿稱重傳感器的出廠檢測報告看更直接。
實際上,任何一臺電子衡器的稱重傳感器和稱重指示器,都是出廠前通過設(shè)備對其計量性能檢測過的。這種在使用現(xiàn)場再使用便攜式裝置的稱重傳感器檢測,是沒有任何意義的工作。
3.承載器分段檢測準確度
有這樣一種檢測方法:是在對汽車衡進行偏載試驗之后,對于由多段結(jié)構(gòu)的承載器選擇任意一段,進行稱量性能的加載試驗,與檢定規(guī)程規(guī)定的加載載荷不同,僅僅只是將部分重量的砝碼進行加載試驗,如果需要也可以再選擇一段承載器進行檢測。要求在該秤量值時稱量誤差不大于大允許誤差。
也就是說,對于由三段結(jié)構(gòu)的承載器,只需要使用1/3max的砝碼,對其中一段承載器進行加載,只是檢測1/3max的稱量性能。
優(yōu)點:
⑴這種方法只采用了部分的標準砝碼,對一臺大秤量的衡器進行了檢測,減少了砝碼的使用量。
⑵這種方法對承載器進行了集中加載,考核了承載器的相對變形量,但是無法知道該汽車衡的整體稱量性能。
缺點:
⑴這種方法僅僅檢測了該汽車衡部分的量程,無法知道大于這個量程時的性能變化情況。
⑵實際上此種方法與種思路是非常相似的,僅僅作為偏載檢測是可以考慮的方法。
4.分量程檢測性能
在一篇文章上看到這樣的一種想法:檢測工作是在對衡器使用砝碼進行偏載試驗之后,將不知道確切重量值的載荷(大約1/3max)加載到承載器上,從稱重指示器得到一個重量值,再加載一組砝碼(大約1/500max),觀察示值是否增加了相同的重量值;取下砝碼后再將不知道確切重量值的載荷(大約1/3max)加載到承載器上,從稱重指示器上又得到一個重量值,再加載一組砝碼(大約1/500max),觀察示值是否增加了相同的重量值;依次類推,直至到一個不確定的大量程。
問題:
此種方法看似加載載荷至該衡器一個不確定的量程,得到了該衡器的一個分量程的稱量線性。而實際上,拿一個不知道確切量值的載荷加載到衡器上,是無法得到被測衡器實際稱量性能的,即使其中也用一組砝碼檢查了某一段的稱量性能,也僅僅是整個稱量性能中的某一小段,至于該衡器的整個線性曲線的走向是無法知道的。所以也就無法得出該衡器整個稱量性能的優(yōu)劣了。
5.輔助檢定方法
獨立的輔助檢定方法是由力發(fā)生器(或液壓)機構(gòu)、反力裝置、傳感器和測量儀表等組成的用于實現(xiàn)對汽車衡施加標準載荷的單元,用于解決砝碼難于運輸;檢定工作量大、勞動強度高、效率低;搬運大量砝碼安全性差;成本費用高;很難嚴格按照檢定規(guī)程進行檢定等問題。每一個標準載荷單元既可以單獨檢測,也可以組合對各個秤量值進行遞增或遞減檢測。
優(yōu)點:
⑴可以快速檢測到被測衡器的大秤量,得到被測衡器誤差線性曲線;
⑵解決了運輸大量砝碼的安全問題和費用問題;
⑶提高了檢測工作的勞動效率。
缺點:
⑴要在衡器的基礎(chǔ)上建立一套安裝反力裝置的機構(gòu);
⑵因為這個裝置在承載器上的是幾個集中作用點,比使用砝碼作用于承載器上的面積小的太多,所以對被測衡器承載器要求有足夠的強度、剛度;
⑶標準載荷單元應(yīng)該早日爭取被列入“質(zhì)量計量器具檢定系統(tǒng)框圖”,作為“工作計量器具”使用。
四、總結(jié)
檢測一臺電子汽車衡的稱量性能,實際上也是在檢測這臺衡器組成各個部分的設(shè)計、制造、安裝質(zhì)量。
這里以承載器結(jié)構(gòu)的情況進行分析:
這是一個中準確度等級的電子汽車衡誤差分布圖。
其中圖中粗的誤差曲線1是在大于2000e這一點后,出現(xiàn)“0”的誤差,而細誤差曲線2是在小于2000e這一點前,出現(xiàn)“0”的誤差。
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)積累分析,粗的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度優(yōu)于1/800,而細的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度低于1/800,而且細的誤差曲線的曲率半徑越小,說明該汽車衡承載器的剛度越低。
任何一臺電子汽車衡是由四大部分組成的:承載器、稱重傳感器、稱重指示器、支撐機構(gòu)(基礎(chǔ)),我們在考慮電子汽車衡性能時,必須考慮這些組成部分的結(jié)構(gòu)和性能。任何一臺衡器都有初始固有誤差,這個初始固有誤差是衡器在性能檢測和量程穩(wěn)定性檢測前所確定的誤差。初始固有誤差的定義說的好:任何一臺衡器自其設(shè)計制造安裝結(jié)束之后,這臺衡器的命運就已經(jīng)確定的了。為什么要這樣講呢?因為,在設(shè)計過程中,承載器的剛度、強度都是設(shè)計所決定的,稱重傳感器的技術(shù)指標也是設(shè)計時選擇的,稱重指示器的參數(shù)(分度數(shù)、靈敏度、噪聲、零點溫度性能、量程溫度性能等)也是設(shè)計時選擇的,而支撐機構(gòu)(基礎(chǔ))的質(zhì)量是由混凝土的標號、鋼筋配置(或者是鋼鐵框架結(jié)構(gòu))確定的;再保證制造過程中各個部分加工工藝的執(zhí)行程度;安裝過程中保證質(zhì)量。這些原始數(shù)據(jù)確定的前提下,自然這臺衡器固有誤差也就確定了。
所以要得到一臺電子汽車衡的稱量性能,必須做到以下幾點:
1.只有檢測到該汽車衡的大秤量,才能知道被測汽車衡的稱量誤差曲線。這樣即使出現(xiàn)個別秤量點超出允許誤差要求,也可以通過稱重指示器的誤差修正功能進行調(diào)整。
2.必須有一套可以方便、安全進行檢測的標準裝置。目前福建省計量科學(xué)研究院研制的“獨立的輔助檢定方法”,可能存在這樣那樣的一些問題,但是它能夠方便、安全地檢測到汽車衡的大秤量,能夠給予汽車衡一個基本稱量誤差曲線。
3.除了要考慮四大部件的質(zhì)量之外,制造企業(yè)也必須注意邊界條件對衡器性能影響。例如,位移邊界條件和應(yīng)力邊界條件所包括的:基礎(chǔ)板質(zhì)量、基礎(chǔ)高度差、混凝土強度、混凝土充填、壓頭結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)剛度、承載器焊接變形、承載器連接等影響。
參考文獻
[1]法制計量組織oimlr76《非自動衡器》(2006)建議(e)
[2]美國“nisthandbook44”手冊2013[e]
[3]jjg1118-2015電子汽車衡(衡器載荷測量儀法)檢定規(guī)程
[4]沈立人邊界條件對衡器性能影響問題的探討[j]衡器20012.7.