一、引言

汽車衡在稱重時, 汽車對衡器經(jīng)常會產(chǎn)生各種額外的力, 如汽車上、下秤時的水平?jīng)_擊力、汽車在秤臺上剎車時產(chǎn)生的剎車力、載重汽車前進產(chǎn)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(chǎn)生晃動, 影響稱重。因此縮短示值穩(wěn)定時間, 快速準(zhǔn)確讀取稱重示值就成為衡器設(shè)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(tài), 除了選用高可靠性的稱重傳感器外, 設(shè)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(jù)汽車衡的使用情況不同, 限位裝置可以設(shè)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?jīng)_擊力, 有效限制秤體晃動幅度, 使秤體快速復(fù)位, 且盡量不產(chǎn)生豎直方向的分力。限位裝置如果設(shè)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(zhǔn)確度, 造成誤差。

本文試圖對目前常見的幾種限位裝置的優(yōu)缺點、使用性能做以分析、探討、對比, 對合理的設(shè)計、使用限位裝置發(fā)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(fā)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(shè)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(shè)置一個限位板, 限位板安裝一個可調(diào)螺栓, 螺栓頭正對基礎(chǔ)中的預(yù)埋板 (即撞塊) 。調(diào)節(jié)螺栓, 使得螺栓端部與撞塊間的間隙達到設(shè)計要求, 然后用鎖緊螺母將螺栓的位置鎖死, 以保證所調(diào)間隙不再發(fā)生變化 (限位裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示) 。

這種限位裝置的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)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(dāng)溫差變化比較大時, 秤臺的熱脹冷縮會使限位間隙產(chǎn)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(jié)的變化對限位間隙進行適當(dāng)調(diào)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(jié)構(gòu), 受熱脹冷縮影響比較嚴(yán)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(cè)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(jié)構(gòu)尺寸很小, 其熱脹冷縮量也很小, 所以可以不用隨季節(jié)變化進行間隙調(diào)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(cè)立板上分別設(shè)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(yōu)點是維護量減少, 不用根據(jù)季節(jié)冷熱變化去調(diào)節(jié)限位間隙, 適合在一天之內(nèi)溫差變化比較大或者隨季節(jié)變化溫差較大的地區(qū)使用。缺點是對秤臺和基礎(chǔ)制作要求比較高, 基礎(chǔ)預(yù)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(shè)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(chǎn)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(yán)重, 常常拉桿和秤體、基礎(chǔ)之間會產(chǎn)生很大的應(yīng)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(shè)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(yán)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(yīng)面廣, 適合各種大小的衡器, 也不受氣候環(huán)境的影響。

拉桿限位器的優(yōu)點是剛性強, 限位可靠, 能快速穩(wěn)定秤體;但剛性強也成為其顯著的缺點, 是當(dāng)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(yù)埋板上, 容易造成預(yù)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(chǔ)沖擊力大的缺點, 在拉桿限位的基礎(chǔ)上增加了彈簧緩沖元件, 誕生了緩沖式拉桿限位, 其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

緩沖式拉桿限位除了擁有拉桿限位的優(yōu)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(chǔ)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(xiàn)秤臺卡死現(xiàn)象。

缺點:限位裝置結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜, 預(yù)緊力的大小調(diào)整不容易掌握、預(yù)緊力小了, 秤臺的復(fù)位力就小了, 限位效果變差。若預(yù)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(rèn)識, 拿出來與大家做一交流。在衡器設(shè)計時, 必須根據(jù)使用情況、安裝現(xiàn)場環(huán)境變化等因素綜合考慮, 方能設(shè)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