大型砝码加载系统的设计

　　质量对于人们的生活具有非常重要的意义，各行各业都需要准确的称量标准。这里所说的标准，是由国家的1kg 基准砝码而来，由这颗 kg 基准砝码向下传递副基准砝码，再由副基准砝码传递质量标准砝码，各行各业用到的质量标准又是由这些标准砝码传递而来。我们所说的加载装置就是在由标准砝码向下传递标准的时候，所用到的辅助机械设备。由于人工干预传递环节，会带来很大的不确定度，包括附加摩擦力、温度波动和意外损毁的可能等等，所以需要通过机械装置来最大程度避免这些因素造成的精度误差。

　　实验室中，电子天平是目前常用的测量质量工具。使用方法是：先将标准砝码测量一遍，然后将被检砝码再测量一遍，两者的差值即为误差。当测量克砝码的时候需要使用镊子向盘中加减砝码，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿弄脏。当测量千克砝码的时候，特别是50kg 以上砝码的时候，需要用到机械设备。

　　本文设计的一种3000kg 砝码组合加载系统，设计的目的是利用不同量程的大质量高精度砝码对电子衡进行称重数值校验，以便校正电子衡的精度偏差。设计需要对大质量砝码组合进行组合和加卸载，设计一套可以搬运砝码、组合砝码、加卸载砝码的装置。砝码组总质量为3000kg，分为10 块砝码组合而成，砝码由大到小，分成不同的质量段。采用倒三角布置，从底部开始向上逐级加载。

　　1 设计原理

　　3000kg 砝码组合加载系统包括：一组砝码的组合叠加搬运系统、一组砝码起吊加载系统。该装置的设计完全采用三维成型软件Solidworks，并且用该软件作了应力分析，最后用三维图直接转换到二维图纸，设计效率极高。图1所示为该装置的效果图。

　　在衡器的型式评价实验中，需要将所需砝码放在加载位置上，通常采用的方法是先将砝码搬运到底板上，再人工搬到衡器上，由于人工搬运的重量限制，通常只能进行 100kg 以下的实验，存在人生伤害的风险。为达到 3000kg 砝码加载的目的，采用异型砝码自由叠加的方式，可方便实现在 3000kg组合中任意称量点的加载。搬运方式中采用电动小车，小车在实验室外待命，天车将砝码按照量程组合在小车上叠加，小车和加载机构之间有轨道连接，轨道可以拆卸和组装，以便腾出空间用于实验的进行。小车可由电控系统控制以平稳的速度前进，实现砝码从实验室外向实验室内的定点传送。

　　砝码起吊加载系统(图2)包括：驱动装置、加载装置、加载支撑装置等。驱动装置由伺服机驱动升降机带动加载装置，驱动装置全部置于实验室外部，防止电控系统对加载环境的干扰。采用双升降机结构，克服了单升降机需要克服自身摩擦力，达到了稳定加卸载。加载装置由升降机内螺母带动丝杠上下运动，丝杠下端连接万向装置，在砝码加载不稳定的情况下，可以起到纠偏的作用。万向装置下端连接加载支撑装置，由三点支撑异型砝码，每个砝码都有三个起吊爪，由于加工时保持同一平面度，可以保证三点起吊和加载的稳定性，三点起吊既是为了在定点搬运的时候，避开机构之间的干涉，又是为了减少砝码和加载系统之间的接触磨损。同时起吊爪和砝码爪之间有定位系统，防止砝码在意外情况下与起吊爪脱离。