汽車(chē)衡當(dāng)最大秤量超過(guò)100t之后，出現(xiàn)了一些以前沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的現(xiàn)象， 這些現(xiàn)象表現(xiàn)在稱(chēng)量性能上，實(shí)際其根源在設(shè)計(jì)和制造中。本文詳細(xì)介紹了汽車(chē)衡產(chǎn)生偏載 誤差的原因及解決方法。

一、問(wèn)題的提出

（一）載荷停留位置引起的誤差

（1） 一臺(tái)最大秤量為150t的汽車(chē)衡，其承載 器為三段結(jié)構(gòu)，中間段為主段使用四只稱(chēng)重傳感 器支承停留位置引起不同誤差的原因，與承載器哪一段作為主段沒(méi)有必然關(guān)系，這個(gè)問(wèn)題在下 文中進(jìn)行了分析。在使用叉車(chē)調(diào)整完成偏載誤差 后，當(dāng)使用50t之內(nèi)重量值的載重車(chē)輛分別停留于 中間和兩端時(shí)，偏差比較小。但是，當(dāng)使用70多 噸載重車(chē)輛時(shí)，越接近兩端部的示值比停留于中 間位置的示值之差明顯增大。

（2）同樣一臺(tái)150t以上的汽車(chē)衡，承載器也 是三段結(jié)構(gòu)，使用8個(gè)稱(chēng)重傳感器的產(chǎn)品。當(dāng)使 用三軸組或兩軸組的載重車(chē)輛稱(chēng)量時(shí)，軸組越接近兩塊搭接處，稱(chēng)重指示器所顯示的重量值差別 越大。

（二）使用不同稱(chēng)重傳感器時(shí)，偏載誤差不同。

（1）當(dāng)一臺(tái)150t汽車(chē)衡，使用50t橋式稱(chēng)重 傳感器時(shí)，當(dāng)使用一段時(shí)間后，稱(chēng)量明顯出現(xiàn)較 大偏載誤差，但是，當(dāng)更換了柱式稱(chēng)重傳感器后， 這種現(xiàn)象就不再出現(xiàn)了。

（2）柱式稱(chēng)重傳感器高度不同，偏載誤差也 不同。高度低的柱式稱(chēng)重傳感器的偏載誤差明顯 大于高的。

二、產(chǎn)生問(wèn)題的原因

 ㈠停留位置不同所產(chǎn)生問(wèn)題的原因

（1）因?yàn)楹馄鞯某恿勘容^大，沒(méi)有合適的載 荷進(jìn)行偏載調(diào)試，所以偏載誤差調(diào)試不是很精細(xì)； 偏載調(diào)試的目的是保證相同重量的載荷，在承載 器不同位置時(shí)輸入到稱(chēng)重指示器中的信號(hào)電壓㈠ 致，而當(dāng)使用偏載調(diào)試的載荷不足時(shí)，僅僅只能 保證較小稱(chēng)量范圍的信號(hào)㈠致性。

（2）承載器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理？剛度是否 能夠滿(mǎn)足要求？特別是搭接處結(jié)構(gòu)是否合理？在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中 規(guī)定，不同規(guī)格產(chǎn)品的承載器在一定載荷作用下， 其相對(duì)變形量要求控制在1/800范圍之內(nèi)，目的 就是保證承載器的剛度對(duì)稱(chēng)重傳感器產(chǎn)生的分力 不影響稱(chēng)量性能。

多塊承載器連接處搭接結(jié)構(gòu)，一是必須保證 結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度指標(biāo)，二是要盡可能減少接觸 面，目的是對(duì)邊界條件減少影響，但是減少接觸面的前提是保證接觸強(qiáng)度。

（3）安裝調(diào)試是否合格？比如稱(chēng)重傳感器安 裝是否能夠保持“橫平豎直” ？如果是柱式稱(chēng)重傳 感器安裝在長(zhǎng)承載器的大型汽車(chē)衡上，當(dāng)環(huán)境溫 度發(fā)生較大變化，由于受到熱脹冷縮的影響，即 使初期保證了稱(chēng)重傳感器的“橫平豎直”，也會(huì)發(fā) 生改變，由于其抗偏載性能比較差，可能產(chǎn)生的 問(wèn)題比較大一些。

（4 ）—般汽車(chē)衡出廠的隨機(jī)文件中都明確規(guī) 定，限位間隙應(yīng)該保持在3mm左右，太大了會(huì)影 響衡器的稱(chēng)量性能，太小了可能一天的溫度變化就會(huì)使縱向限位頂死。但是，又要求使用人員要 經(jīng)常注意限位間隙，最好一年之內(nèi)調(diào)整兩次。

（5）限位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先必須保持足夠的強(qiáng)度 和剛度，其次必須方便對(duì)限位間隙進(jìn)行調(diào)試。

（6）焊接工藝可能存在的問(wèn)題，一些焊接工 人為了提高工作效率，私自修改焊機(jī)的參數(shù)，加 大了電流和行走速度，使被焊結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)變 大，后期也沒(méi)有采取相應(yīng)的處理措施，所以產(chǎn)生 的焊接應(yīng)力在釋放時(shí)承載器產(chǎn)生較大變形，兩塊 承載器搭接處不平整，接觸位置隨著載重量的變 化而變化。

（二）使用稱(chēng)重傳感器不同所產(chǎn)生問(wèn)題的原因

（1）橋式稱(chēng)重傳感器的恢復(fù)力矩不如雙球面 搖柱式稱(chēng)重傳感器。橋式稱(chēng)重傳感器壓頭的直徑 為76mm,而柱式稱(chēng)重傳感器40t的球面半徑為180mm;60t的球面半徑為220mm。同時(shí)，橋式稱(chēng) 重傳感器的壓頭硬度比彈性體高，在使用了一段 時(shí)間后會(huì)在彈性體的接觸面上壓出壓痕，也會(huì)影 響其恢復(fù)力矩。

(2）由于受到橋式稱(chēng)重傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影 響，彈性體的變形量必然會(huì)大于柱式稱(chēng)重傳感器 彈性體變形量，特別是目前橋式稱(chēng)重傳感器一般 都是采用分體結(jié)構(gòu)，當(dāng)外部作用力比較大時(shí)，緊固螺栓可能不能阻止彈性體的變形，而產(chǎn)生滯后 誤差。

(3對(duì)于長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的承載器，當(dāng)使用柱式稱(chēng)重 傳感器時(shí)，在環(huán)境溫度變化比較大的情況下，載 荷在承載器兩端的誤差要大于中部的誤差。其原因就是由于熱脹冷縮造成兩端柱式稱(chēng)重傳感器傾 斜，所產(chǎn)生的分力影響了稱(chēng)量誤差。

㈢基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)問(wèn)題所引起問(wèn)題的原因

（1）基礎(chǔ)板安裝要求保證其平面度在1/500之 內(nèi)，基礎(chǔ)板安裝不平整威上平面沒(méi)有加工,使 稱(chēng)重傳感器也不垂直，產(chǎn)生稱(chēng)量分力。

（2）基礎(chǔ)板下的混凝土充填不充足時(shí)，就會(huì)產(chǎn) 生較大空隙，當(dāng)重載車(chē)輛停留于此點(diǎn)時(shí)，基礎(chǔ)板發(fā) 生一定下沉，該稱(chēng)重傳感器受力產(chǎn)生變化，改變了 此臺(tái)衡器的初始零點(diǎn)，使此稱(chēng)量點(diǎn)誤差變化大。

(3）多塊基礎(chǔ)板之間高度誤差較大，使個(gè)別 稱(chēng)重傳感器受力漂浮，沒(méi)有載重車(chē)輛時(shí)此只稱(chēng)重 傳感器基本是零載荷。

三、解決方法

(一）從設(shè)計(jì)方面

（1）保證承載器的剛度和強(qiáng)度指標(biāo) 在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)中，要求承載器的相對(duì)變形量應(yīng)該控制在 1/800之內(nèi)。這個(gè)指標(biāo)是否是必須的昵？答案是肯 定的，因?yàn)閷?duì)于相同重量載荷在不同軸距車(chē)輛上 對(duì)承載器的變形量是不同的。這就如同一個(gè)人試圖通過(guò)冰層，而冰層厚度剛好能支持起他/她的 重量一樣，這個(gè)人很可能要掉下去，如果同樣那 個(gè)人伸展身體俯臥在同樣的冰層上迅速滑行，他 就不可能掉下去。這是因?yàn)楹笳叩呢?fù)荷或重量分 布在較大的面積上，同樣道理，車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí) 長(zhǎng)的車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí)的壓力比短車(chē)要?。偃畿?chē) 輛同樣重量和同樣軸載，如同上述的人伏在冰上 滑行一樣。那個(gè)短車(chē)就如同一人站立在冰面上， 全部負(fù)荷集中于有限的面積上。

這一點(diǎn)在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量機(jī)構(gòu)（NIST發(fā) 布的44號(hào)手冊(cè)中，專(zhuān)門(mén)就這個(gè)問(wèn)題提出了一個(gè)指 標(biāo)“CLC集中載荷”，為汽車(chē)衡之類(lèi)產(chǎn)品的設(shè) 計(jì)給出了嚴(yán)格要求。

（2）保證各個(gè)輔助部件的剛度和強(qiáng)度指標(biāo) 承載器自身的剛度和強(qiáng)度是大家比較重視的 指標(biāo)，但是許多制造商對(duì)多段承載器之間連接部件的剛度和強(qiáng)度就不是很重視了，這里㈠個(gè)是這 些部件自身的剛度和強(qiáng)度問(wèn)題，而更重要的是這 些部件與承載器之間的連接強(qiáng)度。這些連接部件可以選擇比較大的結(jié)構(gòu)，但是他們與承載器的連 接強(qiáng)度不僅僅是依靠焊縫，還必須在設(shè)計(jì)中安排 巧妙。

（3）保證稱(chēng)重指示器和稱(chēng)重傳感器與整機(jī)性 能的兼容性

R76 (2006年中對(duì)于㈠臺(tái)電子衡器不同部 件之間的兼容性提出了專(zhuān)門(mén)的要求，為設(shè)計(jì)電子 衡器給出了很好的方法。只要設(shè)計(jì)者將選擇的稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重指示器等指標(biāo)輸入所提供的“兼 容性核查表”中，就能比較容易地看出選擇的可 行性。

（4）安裝基礎(chǔ)的強(qiáng)度必須滿(mǎn)足稱(chēng)量要求

地磅安裝基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)必須首先考慮基礎(chǔ)的 基層土壤的耐壓能力簡(jiǎn)稱(chēng)“地耐力”,㈠般要 求大于120kPa ；其次是按照單個(gè)支撐點(diǎn)的承載力確定基礎(chǔ)鋼筋混凝土中的鋼筋配置尺寸和結(jié)構(gòu)； 最后才是考慮混凝土的標(biāo)號(hào)，㈠般要求大于C30。

設(shè)計(jì)時(shí)一定要使基礎(chǔ)有良好的排水能力，一方面是防止積水泡軟基層土壤，另一方面是防止 積水影響稱(chēng)重傳感器的使用壽命。

（5）限位機(jī)構(gòu)應(yīng)該有效

限位機(jī)構(gòu)的作用就是保證承載器在使用中能 夠正確傳遞作用力的同時(shí)，承載器不會(huì)產(chǎn)生水平 位移。在“談衡器的限位機(jī)構(gòu)”㈠文中，總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外多種限位機(jī)構(gòu)后，得到了㈠個(gè)結(jié)論就 是：只有在正確理解限位機(jī)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，才 有可能只用㈠種限位機(jī)構(gòu)就能滿(mǎn)足所有產(chǎn)品的需 要。

（6）大秤量汽車(chē)衡不宜選擇橋式稱(chēng)重傳感器， 特別是分體式橋式稱(chēng)重傳感器。

這個(gè)問(wèn)題必須從這種稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu)來(lái)談， 從編寫(xiě)的《電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器》 的教材，對(duì)《梁式剪切應(yīng)力稱(chēng)重傳感器》的設(shè)計(jì) 中，可以清楚看出這種稱(chēng)重傳感器的彈性體和托 架部分是㈠同計(jì)算的，它的形變情況是依靠?jī)蓚?cè) 的高強(qiáng)度螺栓緊密聯(lián)系在㈠起的。

如果在制造過(guò) 程中由于緊固力矩不足，那么就有可能該稱(chēng)重傳 感器的滯后指標(biāo)達(dá)不到要求，影響了地磅的計(jì) 量性能。

（二）從制造方面

(1）設(shè)計(jì)編制合理的加工工藝，盡可能減少 加工應(yīng)力的影響。

對(duì)于目前流行的U型梁的承載器結(jié)構(gòu)，必須 認(rèn)真考慮如何安排焊接加工的工藝流程。如果在 焊接U型梁之前將兩端的端板首先焊接，那么在連續(xù)焊接U型梁的過(guò)程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力，將使 承載器產(chǎn)生較大的變形。當(dāng)然，解決方法也不是 唯㈠的，當(dāng)采用手工焊接工藝時(shí)，是可以先將各 個(gè)部件（包括端板定位，然后選擇“斷續(xù)跳躍” 的工藝焊接完成全部焊縫。

(2）嚴(yán)格按照工藝文件規(guī)定的工藝參數(shù)進(jìn)行加工

工藝參數(shù)是經(jīng)過(guò)技術(shù)人員和工人多次工藝試 驗(yàn)而總結(jié)出來(lái)的結(jié)晶。比如焊接工藝規(guī)定的：直 徑多大的焊條、在電流多少的情況下、走行速度是多大，就能將熱影響量減小到最小，也就是減 少被焊接件的變形量。如果操作人員為了提高生 產(chǎn)能力，隨意更改工藝參數(shù)，可能是勞動(dòng)效率是 提高了，但是給產(chǎn)品帶來(lái)的隱患卻大大增加了， 有可能給現(xiàn)場(chǎng)安裝增加了麻煩，甚至需要拉回來(lái) 更換，增加了安裝的費(fèi)用，所以工藝與工藝紀(jì)律 執(zhí)行情況的考核是十分重要的。

（3）關(guān)鍵部位應(yīng)該設(shè)計(jì)制造工藝裝備

制造過(guò)程中的工藝裝備是保證制造質(zhì)量的有 效手段，可以控制部件的平面度，以及部件之間 的定位精度，減少加工應(yīng)力的影響。所以在機(jī)械行業(yè)很重視專(zhuān)用工藝裝備與零部件的比率，比率 越高越說(shuō)明質(zhì)量的保證力度越大，對(duì)操作人員技 術(shù)等級(jí)的要求也可以降低。例如，汽車(chē)制造行業(yè) 大批量生產(chǎn)時(shí)的比率系數(shù)在5-10左右。

（4）應(yīng)該盡可能對(duì)焊接結(jié)束的承載器進(jìn)行時(shí) 效處理

對(duì)于汽車(chē)衡這個(gè)產(chǎn)品的制造過(guò)程，其重點(diǎn)就 是“承載器”的制造。而承載器的制造過(guò)程主要 是由焊接加工來(lái)完成的，前面也談到了焊接加工存在的弊端，從焊接工藝?yán)碚撋现v，在正確控制焊接工藝流程和工藝參數(shù)的情況下，焊接應(yīng)力不 會(huì)很快釋放出來(lái)的，只有在外界作用力影響下， 才會(huì)使被焊接件的應(yīng)力釋放而變形。所以可以在 盡量短的時(shí)間內(nèi)對(duì)被焊接件進(jìn)行時(shí)效處理，如： 振動(dòng)時(shí)效、脈動(dòng)時(shí)效和過(guò)載時(shí)效等等。

㈢ 從安裝方面

（1）保證承重板的混凝土二次灌漿質(zhì)量 保證二次灌漿質(zhì)量應(yīng)該從幾個(gè)方面注意：一 是灌漿的混凝土質(zhì)量必須是收縮量?。欢腔炷?/span> 土灌入后的搗固質(zhì)量必須均勻；三是混凝土充填 必須飽滿(mǎn)，避免承重板下產(chǎn)生空隙。當(dāng)然在注意 了以上三個(gè)方面問(wèn)題的同時(shí)，也不能忽視其最重要的質(zhì)量，就是混凝土的質(zhì)量。

（2）控制承重板的高度差在允許范圍內(nèi) 這個(gè)問(wèn)題在目前制造商的安裝資料中都是必 備的內(nèi)容了，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際控制的怎樣昵？問(wèn)題 經(jīng)常出在檢測(cè)時(shí)使用的“水準(zhǔn)儀”上，因?yàn)橛性S 多水準(zhǔn)儀超出了檢定周期，失準(zhǔn)了，特別是物鏡 轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差，影響到測(cè)量準(zhǔn)確度。所以，水準(zhǔn)儀應(yīng)該架設(shè)在基礎(chǔ)長(zhǎng)度軸線的延長(zhǎng)線上，因?yàn)?/span> 這時(shí)水準(zhǔn)儀在測(cè)量多個(gè)標(biāo)高點(diǎn)時(shí)，物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度最小，誤差對(duì)其的影響也小。

（3）稱(chēng)重傳感器安裝應(yīng)該做到“橫平豎直” 安裝的“橫平豎直”是保證承載器上的作用 力，能夠全部傳遞到稱(chēng)重傳感器上的必備條件。 特別是“柱式稱(chēng)重傳感器”由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其抗 偏載性能在所有稱(chēng)重傳感器中是比較差的，對(duì) “垂直度”要求比較高。

（4）應(yīng)該保證承載器與四周基礎(chǔ)的間距合理 因?yàn)楝F(xiàn)在汽車(chē)衡的長(zhǎng)度都比較長(zhǎng)，當(dāng)使用環(huán) 境溫度變化比較大時(shí)，其熱脹冷縮變化也比較大， 所以在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)一定要留出合理的間距。

（5）承載器限位裝置安裝有效合理 一般在使用中限位間隙應(yīng)該調(diào)整到 3mm'5mm,太大了會(huì)影響承載器垂直將作用力傳 遞到稱(chēng)重傳感器上，太小了可能一天的溫差就使 限位頂住了。但是在產(chǎn)品檢定時(shí)，為了控制汽車(chē)衡的重復(fù)性，可以將限位間隙臨時(shí)調(diào)至1mm左 右。

（6）承載器上平面與兩端通道在一個(gè)水平面上

這個(gè)問(wèn)題對(duì)于目前汽車(chē)衡承載器長(zhǎng)度一般超 過(guò)汽車(chē)前后軸距，所以不會(huì)影響到衡器的計(jì)量性 能了，可能會(huì)被許多人所忽視。當(dāng)承載器略高于兩端通道時(shí)，哪怕只有僅僅的10mm左右，由于 汽車(chē)駛上承載器時(shí)所產(chǎn)生的沖擊力是比較大的， 這些沖擊力會(huì)對(duì)某些稱(chēng)重傳感器將產(chǎn)生破壞性的影響。

（四）從調(diào)試方面

（1）首先使用盡可能重的叉車(chē)，停留在各個(gè) 稱(chēng)重傳感器上方，依次調(diào)試各稱(chēng)重傳感器輸出信 號(hào)的一致性。

(2）再使用短軸距車(chē)輛或稱(chēng)“后八輪”車(chē) 輛在重載情況下，依次碾壓各對(duì)稱(chēng)重傳感器上 方處，特別是承載器搭接處，如果位置之間示值 差超出規(guī)定值，采用墊片調(diào)整間隙。

(3）檢查各個(gè)稱(chēng)重傳感器受力狀況，對(duì)于受 力偏輕的稱(chēng)重傳感器采用增減墊片的方法調(diào)整其 高度。

（4）檢查調(diào)整各個(gè)稱(chēng)重傳感器垂直狀態(tài)。

四、結(jié)束語(yǔ)

—些問(wèn)題和現(xiàn)象之所以不易尋找出原因，其 根本在于產(chǎn)生問(wèn)題的原因不是單一的，有些原因 還是設(shè)計(jì)時(shí)考慮不足、制造工藝存在缺陷，而帶來(lái)的先天性問(wèn)題。所以，分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)該從源頭 尋找，特別是應(yīng)該從理論上和設(shè)計(jì)上尋找。所以 在OIMLR76-1《非自動(dòng)衡器》國(guó)際建議中，專(zhuān)門(mén) 用一個(gè)術(shù)語(yǔ)“初始固有誤差”來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題： 衡器在性能測(cè)試和量程穩(wěn)定性測(cè)試前所確定的誤 差。