浅谈衡器秤体

　　秤体是衡器的主要部件, 要求它能将承受的重量准确地传递给称重传感器。在此, 我粗浅谈一下对衡器秤体的认识。

　　1 秤体具有足够的刚度、强度

　　一般要求秤体刚性指标( 1/f) : 1/1200～1/2000;强度要求: 使用中不允许开焊、断裂, 安全系数为2.5。

　　2 秤体具有自动复位性

　　当采用桥式传感器时, 秤体的自动复位性体现在钢球上; 当采用柱式传感器时, 秤体的自动复位性体现在传感器端部的圆弧面上; 当采用悬臂梁传感器时, 秤体的自动复位性体现在“ 不倒翁”的圆弧面上。所以, 秤体限位间隙的大小, 要在自动复位性范围以内。

　　3 秤体具有热膨胀性

　　当温度为 20～100℃时, 碳钢的线膨胀系数a=10.6×10-6～12.2×10-6, 我们取中间值, a=11.4×10-6, 由此可知, 热膨胀只发生在我国的夏季。根据公式:

　　秤体热膨胀长度 = 线膨胀系数×秤体长度×( 当时温度 - 20)

　　所以, 要根据气候温度不同, 来调整限位间隙。

　　4 秤体受力分析

　　四支点衡器是衡器中最常见的结构, 特别是在大型衡器中尤为常见。由力学观点看, 只要物体的重心处于支持该物体三支点之内, 物体就处于稳定状态。根据力学原理, 四支点物体处于“ 静不定”状态, 在不知道一些附加条件下,是不能计算出四支点在“ 平衡”状态下受力的大小。

　　5 秤体要很“ 软”地传力

　　对冶金企业大型衡器来说, 秤体一般是型钢、钢板焊接或螺栓连接的箱形框架半刚性结构。该结构中, 要消除影响称量物重力传递的有害变形( 如: 翘起、拗劲) 和内应力。要求秤体能很“ 软”地将承受的重量准确地传递给称重传感器。

　　6 称重过程遵循能量守恒定律

　　以材料力学的观点, 变形固体处于弹性阶段时,可看成为弹性体。弹性体在外力作用下产生变形时,其内部将储存的能量, 外力撤除时, 变形消失, 能量也同时释放出来。伴随弹性变形而储存的能量称之为变形能。

　　称重过程中, 能量守恒定律方程为:

　　称量物的重力势能 = 秤体变形能 + 传感器弹性应变片的变形能

　　准确的称重要求是秤体变形能等于零。即秤体有足够的强度、刚度, 保证在称重过程中不变形。所以, 一定要调整好传感器受力, 不允许传感器有悬空现象。

　　7 秤体的最大挠度方程

　　秤体产生的变形主要是弯曲变形, 所以, 我们可以把秤体看作材料力学中的简支梁( 如图) , 产生的最大挠度方程为: