前言 電子汽車衡是由汽車衡秤臺(tái)(又稱為承載器)、稱重傳感器、電子稱重儀表三部分組成的。業(yè)界普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是：儀表是電子汽車衡的大腦，負(fù)責(zé)汽車衡稱重?cái)?shù)據(jù)顯示、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換、稱量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?稱重傳感器是汽車衡的心臟部分，確定了汽車衡的力電轉(zhuǎn)換、計(jì)量準(zhǔn)確度等技術(shù)指標(biāo);秤臺(tái)是汽車衡的承載器，負(fù)責(zé)承載被測(cè)重量，并保證重量的傳遞過(guò)程中不影響電子汽車衡的計(jì)量準(zhǔn)確度。GB/T 7723 《固定式電子衡器》典型模塊的誤差分配表中說(shuō)明，稱重傳感器的誤差分配系數(shù)是 0.7.稱重指示器的誤差分配系數(shù)是 0.5.連接件(包括承載器)的誤差分配系數(shù)是 0.5.就是要提醒設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者，承載器在衡器的整個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度是有影響的。 2. 秤臺(tái)的結(jié)構(gòu)分析以目前較為流行的 U 型梁式電子汽車衡為例，見(jiàn)圖 1.圖 2.

　　圖 1 U 型梁沿秤臺(tái)橫向布置圖 2 圖

　　2 端橫梁結(jié)構(gòu)圖由圖中可見(jiàn)，U 型梁在橫向按照一定的間距均勻分布;秤臺(tái)的面板沿整個(gè)秤臺(tái)是均勻分布的;端橫梁設(shè)置在秤臺(tái)的兩端，從結(jié)構(gòu)上講也是橫向左右對(duì)稱、縱向兩端對(duì)稱的，傳感器的安裝位置相對(duì)于秤臺(tái)縱向來(lái)說(shuō)，也是左右對(duì)稱的。所以說(shuō)，秤臺(tái)是一個(gè)沿橫向左右對(duì)稱、縱向兩端對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。

　　3. 傳感器受力分析由于傳感器是放置在秤臺(tái)沿縱向左右對(duì)稱的位置，相對(duì)于秤臺(tái)縱向，左右相對(duì)位置的傳感器輸出應(yīng)該是基本相等的。而在秤臺(tái)長(zhǎng)度方向上，由于要設(shè)計(jì)汽車衡的縱向防撞裝置，還需要防止汽車衡秤臺(tái)在重軸車車輪上下秤臺(tái)時(shí)傾翻力矩過(guò)大使秤臺(tái)翹起損壞傳感器，并考慮基礎(chǔ)與傳感器安裝位置的間隙，所以說(shuō)在沿秤臺(tái)長(zhǎng)度方向上安裝的傳感器，相鄰的稱重傳感器的輸出信號(hào)是不一定相等的，需要視秤臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)來(lái)分析。以三節(jié)秤臺(tái)電子汽車衡為例，我們可以簡(jiǎn)單的得出下列結(jié)論(見(jiàn)圖 3)：

　　圖 3 三節(jié)秤臺(tái)的汽車衡 8 只傳感器布置圖 1)1—2 點(diǎn) , 3—4 點(diǎn) , 5---6 點(diǎn) , 7---8 點(diǎn)的傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。2)1---2---7---8 點(diǎn)，四只傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。 3)3---4---5---6 點(diǎn)，四只傳感器在加載前的初始零點(diǎn)輸出應(yīng)該是基本相等的。 4)(1.2.7.8)的傳感器初始受力零點(diǎn)輸出信號(hào)約是(3.4.5.6)的傳感器初始受力零點(diǎn)輸出信號(hào)的二分之一。當(dāng)衡器使用數(shù)字式稱重傳感器時(shí)，在校秤階段，可以通過(guò)稱重儀表很容易地檢查出傳感器的初始信號(hào)輸出;即使使用模擬傳感器，也可以通過(guò)接線盒的線路調(diào)整單獨(dú)連接的某一只傳感器，這樣也可以獲得各個(gè)模擬傳感器的初始信號(hào)輸出。根據(jù)前面的分析，傳感器的初始信號(hào)輸出大小應(yīng)該符合各自的相互關(guān)系。當(dāng)然是存在相對(duì)誤差的， 3 這個(gè)誤差越小越好，一般要小于 ±20%。各點(diǎn)傳感器輸出信號(hào)的相互誤差對(duì)于衡器的出廠校準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝后的校準(zhǔn)，都是應(yīng)該達(dá)到的技術(shù)要求。 4. 秤臺(tái)影響傳感器初始輸出信號(hào)的因素由于秤臺(tái)是對(duì)稱設(shè)計(jì)的，傳感器的初始輸出信號(hào)大小，從理論上說(shuō)應(yīng)該符合各點(diǎn)之間的相互關(guān)系。但實(shí)際上往往存在較大的誤差，分析如下：從設(shè)計(jì)上來(lái)講，電子汽車衡的整體秤臺(tái)設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是“整體剛性連接結(jié)構(gòu)型”，通過(guò)連接螺栓和秤臺(tái)上的連接板，將三組(多組)秤臺(tái)緊密的連接在一起。二是獨(dú)立秤臺(tái)柔性設(shè)計(jì)，秤臺(tái)之間通過(guò)銷釘和安裝板連接，相鄰的兩個(gè)秤臺(tái)發(fā)生變形時(shí)允許有一定的翻轉(zhuǎn)角，其相互影響量小。這兩種方式，由于秤臺(tái)在制作過(guò)程中有變形，其傳感器的初始輸出信號(hào)是有差異的。從校秤平臺(tái)或衡器基礎(chǔ)的各個(gè)傳感器安裝墩的水平高度一致性上講，一般的技術(shù)要求是各個(gè)基礎(chǔ)墩的相互高度誤差為 3mm，而生產(chǎn)廠內(nèi)的校秤平臺(tái)傳感器安裝的基礎(chǔ)高度誤差會(huì)更小一些，可以達(dá)到 1mm 之內(nèi)。基礎(chǔ)墩高度的不一致，使每只傳感器的受力大小不一致，造成傳感器初始輸出信號(hào)有差異。 端橫梁上各傳感器安裝板之間的安裝絕對(duì)高度差，如果制造中沒(méi)有做好高度定位，也會(huì)產(chǎn)生誤差，其效果和基礎(chǔ)墩的高度誤差是一致的。從秤臺(tái)的制造質(zhì)量方面分析，U 型梁的厚度一般為 6~10mm，制造廠有采用大型寬鋼板下料后折彎制成，也有采用鋼帶直接下料后折彎制成的工藝。U 型梁的開(kāi)口上沿由于制造工藝不良會(huì)產(chǎn)生微小的波浪灣，整體的 U 型梁在彎曲中及后續(xù)的存放中也會(huì)形成長(zhǎng)度方向上的左右彎或者上下彎。由于 U 型梁彎板采用的材料不同，彎曲產(chǎn)生的尺寸誤差不同，也會(huì)在 U 型梁中造成殘余應(yīng)力大小及分布不均勻。 秤臺(tái)焊接過(guò)程中，U型梁需要和秤臺(tái)面板定位，其與秤臺(tái)面板的間隙希望越小越好。一是說(shuō)明 U 型梁上表面尺寸正確，另外焊接后的秤臺(tái)要求是秤臺(tái)在正常安裝后，上表面要凸起一定高度，對(duì)秤臺(tái)施加預(yù)應(yīng)力使得秤臺(tái)加載后水平，也使秤臺(tái)在使用中不至于留有水漬而不利于汽車剎車，也便于清掃秤臺(tái)和保持衛(wèi)生，所以需要用外力(壓力機(jī)或砝碼重物)壓下 U 型梁，致使其反方向變形，然后再實(shí)施焊接過(guò)程。從技術(shù)上分析，首先將 7 根 U型梁的各個(gè)單邊與秤臺(tái)面板焊接在一起，使應(yīng)力充分釋放(必要時(shí)可以卸除壓力或重物)，然后再焊接各個(gè) U 型梁的另一邊，這樣整體秤臺(tái)的應(yīng)力會(huì)小一些。也可以先焊接秤臺(tái)中間部分的 U 型梁，然后向兩邊擴(kuò)散焊接其余的 U 型梁。最不好的工藝就是在秤臺(tái)受到壓力限制產(chǎn)生反向變形時(shí)，先焊接秤臺(tái)最外邊的 U 形梁然后向中間過(guò)渡焊接其余 U 型梁。4 5. 秤臺(tái)制造質(zhì)量對(duì)衡器準(zhǔn)確度的影響秤臺(tái)制造質(zhì)量不良，秤臺(tái)發(fā)生縱向或橫向變形，秤臺(tái)中殘留了大量的焊接殘余應(yīng)力沒(méi)有消除，當(dāng)汽車輪軸行駛在汽車衡秤臺(tái)的不同位置時(shí)，秤臺(tái)的變形伴隨著應(yīng)力釋放，形變重復(fù)性就不好。而重量的傳遞過(guò)程中伴隨著應(yīng)力釋放，重量的傳遞數(shù)值就會(huì)不準(zhǔn)確，造成電子汽車衡的稱量不穩(wěn)定，四角誤差、段差超出用戶要求或標(biāo)準(zhǔn)要求。在校秤過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)四角誤差不易校準(zhǔn)，校一遍數(shù)據(jù)一個(gè)樣;觀察傳感器的空秤輸出信號(hào)，也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的狀態(tài)。6. 消除秤臺(tái)殘余應(yīng)力的方法由前面的分析可知，理想的電子汽車衡秤臺(tái)制造完成后，在校秤階段，每只傳感器的初始信號(hào)輸出應(yīng)該符合上述第3 部分中傳感器受力分析結(jié)果。如果差異較大就要進(jìn)行消除應(yīng)力的處理。消除應(yīng)力的方法有很多，下面介紹幾種比較簡(jiǎn)單的方法。 6.1 超載靜壓法新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 7723-2017 《固定式電子衡器》中，增加了一條：當(dāng)衡器承受最大秤量 125% 的載荷時(shí)，秤的各組成部件不應(yīng)發(fā)生永久變形或損壞，施加的時(shí)間是 30 分鐘，載荷均勻分布。一方面可以檢查秤臺(tái)的材料選擇、焊接質(zhì)量、秤臺(tái)變形等，同時(shí)超載靜壓方法也是消除秤臺(tái)應(yīng)力的好方法。在正常生產(chǎn)中可以根據(jù)施加載荷的大小，如1/2Max，3/4Max，Max 等，來(lái)確定靜壓的時(shí)間。通過(guò)施加載荷靜壓前后的傳感器輸出值的相對(duì)變化，來(lái)設(shè)定超載靜壓的時(shí)間和選擇載荷值。 6.2 振動(dòng)時(shí)效法采用激振器對(duì)秤臺(tái)進(jìn)行振動(dòng)消除應(yīng)力，也是一種比較簡(jiǎn)易的方法。由于激振器工作時(shí)噪音較高，可以在施力點(diǎn)與秤臺(tái)的接觸處，設(shè)置一些隔音裝置。根據(jù)秤臺(tái)的尺寸、U 型梁的厚度和高度、秤臺(tái)的設(shè)計(jì)秤量，來(lái)設(shè)計(jì)激振器的大小、振幅、頻率、激振位置與激振力。同樣，工藝參數(shù)的設(shè)置需要通過(guò)施加激振力前后傳感器初始信號(hào)輸出的變化，來(lái)判斷工藝參數(shù)的選擇是否合適。如果能采用應(yīng)力測(cè)試儀進(jìn)行定量分析，則工藝參數(shù)的設(shè)置會(huì)更準(zhǔn)確。 6.3 預(yù)加載校秤法電子汽車衡在用戶使用地點(diǎn)安裝之后，可以首先檢查傳感器的初始信號(hào)輸出是否平衡，如果不平衡，可以要求用戶用載重汽車先進(jìn)行多次過(guò)衡，否則調(diào)校完成的衡器也是不穩(wěn)定的，其原理與超載靜壓法一致，使秤臺(tái)內(nèi)部的應(yīng)力充分釋放出來(lái)，可以增加衡器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。結(jié)束語(yǔ)： 本文闡述了汽車衡秤臺(tái)制造過(guò)程中，由于工藝設(shè)計(jì)不合理造成秤臺(tái)變形并產(chǎn)生殘余應(yīng)力，它們對(duì)汽車衡的四角誤差、段差、零點(diǎn)穩(wěn)定性等都會(huì)產(chǎn)生影響。針對(duì)汽車衡安裝，對(duì)秤臺(tái)安裝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提出了一些觀點(diǎn)，不當(dāng)之處請(qǐng)同行批評(píng)

　　http://www.shengpengmy.com