• 电子汽车衡中的各类称重传感器
  • 发布时间:2012-07-28 10:13:17 来源:中国称重网信息中心
  •   电子汽车衡所使用的称重传感器一般分为剪切梁、双剪切梁、柱式等三种结构。至于轮辐、扭环等结构的传感器在我国电子汽车衡使用很少。这里就着重从三个常用结构来谈。1. 剪切梁结构(图1、图2、图3)


      在我国现有的电子汽车衡使用中,剪切梁传感器的使用占有了一定的比例。主要是应用在一些低量程段的电子汽车衡上。以5t 和8t 两个量程最为典型,一般使用在最大秤量为10t 和20t 的电子汽车衡。该产品以梅特勒- 托利多公司的最为典型,其优点在于偏心载荷的影响小,可以承受大的侧向力,刚性好,安装高度低。但对于大量程的该产品来讲,安装以及更换维护的难度较高。例如:20t 剪切梁传感器固定螺栓的紧固力矩要达到1200- 1500N·m,不是每一个使用者手头都有适用的扭力扳手,即使有的话,安装空间和安装条件也使其在大扭力作用下很难操作。据查阅,托利多公司早期提供的样本资料中,该结构称重传感器的最大量程在50t。目前,托利多公司所制造的秤体上安装20t 剪切梁传感器还比较多见。由于电子汽车衡量程的不断增大,该结构产品应用在最大秤量30t 以上的电子汽车衡中非常少见。


      

          2. 双剪切梁结构


      双剪切梁称重传感器俗称桥式称重传感器,在我国电子汽车衡中应用最为广泛。我国不但是桥式传感器的使用大国,也是桥式传感器的制造大国。据不完全统计我国桥式传感器的年产量至少在100 万支以上。在我国应用最多最广泛的桥式传感器为图4 所示产品,它源于日本久保田公司。目前大多知名制造商都有该产品,例如国外的梅特勒托利多、VISHAY,国内的中航电测、济南金钟、柯力等都在制造和销售。但由于激烈的市场竞争,大多企业先后在该产品的基础上进行了改进,主要目的在于降低成本。产品计量性能指标基本上与常规桥式称重传感器相当或甚至略差一些。如图5 中的小桥式传感器,它的改变在于缩小了传感器的几何尺寸,取消了端部传感器与底座的连接螺栓,采用了一体化结构。如图6中的带滚针桥式传感器,它的改变也是缩小了相关几何尺寸,通过滚针结构降低产品的安装高度,进而缩减了底座的加工成本。如图7 所示的带轴销桥式传感器,它的改变在于两端的螺栓连接改为销子,安装高度降低,但底座的强度有严格要求,且不易于做高量程的产品。据笔者查阅和了解,该结构在韩国的电子汽车衡应用中较普遍。如图8 所示的圆形桥式传感器,图8 产品与图5类似,只是外形上稍作改动。曾在2006 年韩国客商将该图发给笔者,但到2010 年国内竟有厂家说是自己的专利。值得一提的是,无论上述桥式产品如何改进或改型,但对于量程在40 吨及以上的传感器还是采用两端各用两个螺栓将弹性体固定在底座上的传统桥式结构,据了解,在我国该结构的首创者为航天部702 所的刘九卿老师。传统桥式传感器与改进和改型后的桥式传感器有各自的优缺点,孙登林老师在2010 年的《第九届称重技术研讨会论文集》中《从桥式称重传感器的改进创新看传感器行业配套发展问题》一文做了详细的描述,同时刘九卿老师的相关论文和专业培训内容中也进行了详细的分析,这里不做赘述。


      3.柱式结构


      大型载重汽车的发展导致电子汽车衡的最大秤量也不断增大,100t 以上的电子汽车衡是越来越多,柱式结构的称重传感器正好迎合了这个需求。该结构产品的量程范围比较大。柱式称重传感器在电子汽车衡上的应用以欧洲最为广泛。我国所使用和应用的柱式结构传感器,都是在学习和消化欧洲电子汽车衡技术中进行的。相关内容在文章的下一节进行描述。这两年也有企业通过改进柱式产品寻求在我国电子汽车衡中的广泛应用,他们将柱式顶部的凸弧面结构改为凹弧面结构再通过类似于桥式产品采用钢球结构进行力值传递。从理论和实验角度分析是合理的,笔者个人认为考虑到秤台的热胀冷缩等实际应用因素,这并不十分合理。结合HBM公司C16A 产品描述中最大允许倾斜、最大允许侧向偏载和回复力,可以了解柱式结构产品在应用中应该避免的问题。笔者在2010 年11 月在南洋公司参观时,听取了南洋公司开发的十字梁结构产品在电子汽车衡上中应用的报告。该产品(如图9 所示) 具有安装高度低,抗过载和抗侧向力强,加之与其配套的固定式三滚珠专用压头具有良好的复位和传力性能。虽说没有经过大量的市场考证,但从理论和实验角度上分析具有很好的应用