国内外电子衡器结构创新与应用分析（下）

德国 PAT 公司弯曲型称重板结构及安装图剪切和弯曲型称重板式轴重秤的主要特点是：

（1）承载器、支撑、称重传感器合三为一，形成一个集成化的整体结构，剪切型称重板采用硬铝合金制造，弯曲型称重板采用塑料模具钢制造，体现了承载器结构紧凑、高度低、重量轻的发展方向，一般高度为 2.5cm 左右。尺寸为 175cm×50.8cm×2.3cm 和 125cm×50.8cm×2.3cm 的弯曲型称重板的重量分别为 114kg 和 81kg；硬铝合金剪切型称重板的重量只有 30kg 左右。
（2）剪切型、弯曲型称重板本身就是一个大型板式称重传感器，完全按照称重传感器制造工艺进行粘贴电阻应变计、布线组桥、电路补偿与调整。为适应较为恶劣的工作环境，采用多层密封技术，即在长盲槽内实施聚氨酯灌封胶密封后，再将整个称重板进行硫化橡胶密封，具有极高的防潮、防水、防盐雾、防腐蚀、防冻能力。
（3）通过合理选择粘贴电阻应变计位置，布线组桥、偏心载荷调整，提高了称重板抗偏心载荷能力。
（4）由于称重板为集成化结构，无任何活动环节和相互摩擦部件，抗振动、冲击能力强，减少了动态测量时由各种谐波组成的动态分量，工作可靠性高、稳定性好。 3．集成化称重钩集成化称重钩型电子吊秤，是将传统电子吊秤的吊环、秤体、称重传感器和吊钩合四为一，形成一个整体结构。即在单剪切梁型称重传感器的两端，分别加工出反对称的吊环和吊钩，使其成为一个较大的 S 型称重传感器，国外称其为称重钩。其受力形式、计量性能与普通 S 型称重传感器完全相同。专用的小型化称重显示控制仪表、无线发射装置与天线就安装在称重钩的电路补偿与调整盒一侧。通过控制反对称的吊环与吊钩尺 8 寸，实现钩体与称重显示控制仪表的平衡。吊环与吊钩的根部，即剪切梁称重传感器的两端应有足够的刚度，保证应变区为纯剪切应力状态。
称重钩型电子吊秤的特点是：结构紧凑，体积小，高度低，重量轻，便于安装、携带；吊环、吊钩和称重传感器为一整体结构，可以加工出较高的同轴度等级，加载同心度好，偏心误差小；称重钩本身就是一个完整的称重传感器，无其它活动环节，称量准确度高、稳定性好。

4．集成化称重环集成化称重环型电子吊秤与称重钩设计思路基本相同，同样将传统电子吊秤的吊环、秤体、称重传感器和吊钩合四为一，形成一个整体结构。不同之处是称重环利用的是桥式双剪切梁型称重传感器，并使双剪切梁型称重传感器与吊钩形成一个闭合环。与称重钩相比增大了吊钩的刚度，使结构更加对称合理，提高了测量的准确度和稳定性。其缺点是没有直接形成吊环，而是形成一个吊环孔，需要通过一个承受拉向载荷的马蹄环和承受剪切力的销钉才能完成起吊称重计量任务。因称重环本身就是一个完整的双剪切梁型称重传感器，可以完全按称重传感器制造工艺规程进行生产，保证了称量的准确度和可靠性
 
四、部分集成化电子衡器不是所有电子衡器的承载器都能设计为集成化结构，对于那些承载器尺寸较大或结构较为复杂的电子衡器，可以采用部分集成化结构设计。例如在承载器的局部使称重传感器与承力传力、定位限位装置一体化；称重传感器与承载器的承力支撑一体化；称重传感器与电子吊秤承载外壳一体化等。 1．称重传感器与承力传力定位限位装置一体化的电子汽车衡由于电子汽车衡在称重计量时必须容纳整辆汽车及拖车，所以其承载器的体积和台面尺寸都很大，不可能象称重板那样进行承载器、支撑和称重传感器合三为一的一体化设计。在称重传感器与承载器连接处，必须设计较为复杂的承力传力、定位限位装置，才能完成称重计量任务。传统的设计方法归纳起来主要有三种类型：其一为采用双剪梁型称重传感器顶球式支撑，即利用称重传感器上的 3 英寸钢球支撑承载器传递载荷，必须附加承载器的纵向和横向限位装置。其二是采用自动定心承力传力定位限位的双球面摇摆支柱组件，其结构可视为将钢球拉长形成的一根双球面摇摆支柱组件，由双球面摇柱、O 形橡胶密封圈、圆筒形底座、聚四氟乙烯板组成。通过合理选择球面半径、双球面摇柱高度与直径等尺寸参数来控制承载器限位间隙量，达到限制承载器纵向、横向运动的目的。其三是称重传感器弹性元件与摇柱一体化的自动定心承力传力限位装置，就是将称重传感器的弹性元件与双球面摇柱合二为一，设计成为一个整体结构，即是称重传感器的敏感元件，又起到双球面摇柱自动定心承力传力限位作用。上述方案的缺点是零部件多，制造和装配的不一致性，连接件之间的摩擦和位移都可以引起非线性和离散 10 性，很难保证电子汽车衡在使用过程中“承载器受力分配系数”恒定不变。解决上述问题的最佳设计就是将称重传感器与承载器的承力传力、定位限位装集成为一个组件，就大型承载器而言为部分集成化设计。以加拿大 MASS LOAD 公司的线接触链环组件承力传力定位限位装置和美国 RICE LAKE 公司的线接触马鞍环组件承力传力定位限位装置最具代表性。线接触的链环组件或马鞍环组件引入传递载荷时，均能有效地克服承载器的水平力，实现自动平衡定位限位，保证电子汽车衡在使用过程中“承载器受力分配系数”恒定不变。前者要求称重传感器中间固支两端为悬臂剪切梁式结构，两个线接触的链环分别悬挂在双悬臂剪切梁的两端，四只称重传感器八个链环共同支撑承载器，起到承力传力定位限位作用；后者要求双剪梁型称重传感器两端为固定支撑，剪切梁中间悬挂一个线接触的马鞍环，并与承载器相连接起到承力传力定位限位作用，为单链环平移和旋转结构，不存在两个链环同步问题。
    大型电子汽车衡的承载器通过部分集成化设计，将复杂的承力传力、定位限位装置与称重传感器集成为线接触的链环或马鞍环组件，其突出的特点是：
（1）结构简单紧凑，与称重传感器和承载器连接合理，为无摩擦载荷传递，可采用铸钢件，冷热加工方便，成本低，特别适用于大量程的电子汽车衡和电子平台秤；
（2）链环或马鞍环均为线接触悬挂式柔性承力传力方式，对承载器受载后的变形和温度变化引起的热胀冷缩变形具有自动调整和适应能力；
（3）与链环或马鞍环配套的双剪切梁型称重传感器，其加载点与支撑点自成平衡力系，承载器重心低、稳定性好；
（4）在承力传力定位限位过程中，具有多维自由度和全方位位移性能，保证“承载器受力分配系数”恒定不变。
 
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