大质量砝码在线检测装置研究

　　1 前言

　　吨砝码是检定大型衡器的主要标准器，吨砝码是否准确直接关系到大型衡器的秤量准确度，但由于吨砝码体积较大，单体质量重，特别是一些吨砝码本身加装在衡器上，如大型火力发电厂输煤系统上的实物校验装置，拆装麻烦，运输成本大，目前国内对吨砝码的检定和校准主要采用平台式大质量比较仪和机械天平，采用以上方法需要有较好的场地和环境，特别是对震动方面有较高的要求，使用现场很难实现对吨砝码的检定和校准，但用户又非常愿意检定机构能到现场来检定和校准。因此，研制一套能到现场检测的专用装置显得非常必要。

　　2 吨砝码在线检测装置研究方案、组成和工作原理

　　考虑到现有平台式比较仪地面振动对检测结果影响大，该装置采用对震动影响较小的悬挂式称重方法来复现吨砝码的量值。

　　该装置主要由高精度标准传感器、传力机构、导向机构、预加力机构、限位机构和称重指示装置等部分组成。

　　装置的工作原理：通过加载标准砝码和被检砝码，经传力机构，标准传感器受力后输出信号经过处理后在称重指示装置显示秤量结果来进行比较。考虑到标准传感器蠕变计量特性的影响问题，在该检测装置中有预加力机构，可以根据要求的预紧力调整，直到消除传感器蠕变的影响，实现称量结果的准确和可靠。

　　3 吨砝码在线检测装置整体设计

　　1) 外形设计

　　外形设计主要考虑的因素是该装置结构紧凑、便于携带以及方便在线校准的实际操作。因此，在设计时，整体外形采用圆柱体，秤量仪表指示装置单独外接，方便仪表拆卸，上连接采用卸扣组件，方便吊挂，下连接采用 U 型叉和吊钩组成，方便与吨砝码连接，其外形结构如图 1 所示。

　　2) 内部结构设计如图 2 所示。

　　3) 传力机构设计

　　整个传力机构包括上连接装配、圆承载装配、三角承载装配和下连接装配组成。

　　a) 圆承载装配及三角承载装配中拉杆直径确定拉杆受到拉力，受力如图 3 所示。

　　拉杆材料选用:Q235 安全系数 S=3

　　考虑到整体结构的稳定性及螺纹对强度的影响

　　取：dmin=12mm

　　b) 同理可以求得三角承载装配拉杆的最小直径 dmin=12mm

　　4) 预加力装置的设计与分析

　　a) 检测重量：F=1000kg=9800N。

　　b) 预紧力：F1=F×90%=8820N。

　　c) 弹簧选择：考虑到承受的载荷比较大，有一定的预紧力，并且在检测中要完全脱离预紧力的影响，所以选用组合碟形弹簧。选用碟形弹簧：外径 D=80mm，内径 d=41mm厚度 t=3mm，压平时变形量 h0=2.3mm，自由高度H0=5.3mm，数量 z=16。