| ★ | 解讀《裝載機電子秤》檢定規程中衡器的工作原理及單次稱(chēng)量誤差的確定 | | 閱讀數：7192 |
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裝載機電子秤 |
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解讀《裝載機電子秤》檢定規程中 衡器的工作原理及單次稱(chēng)量誤差的確定 [ 摘 要 ] 本文介紹了前置輪式裝載機電子秤的工作原理及單次稱(chēng)量誤差的確定。對稱(chēng)量結果的有效性進(jìn)行了說(shuō)明。 [ 關(guān)鍵詞 ] 檢定規程；工作原理；單次稱(chēng)量誤差；稱(chēng)量結果的有效性。 一、裝載機電子秤工作原理 輪式裝載機是通過(guò)安裝在前端一個(gè)完整的鏟斗支承結構和連桿，隨機器向前運動(dòng)進(jìn)行裝卸或挖掘，以及提升、運輸和卸載的輪胎機械。輪式裝載機見(jiàn)圖 1-1。
圖 1-1 輪式裝載機 輪式裝載機是在行進(jìn)中鏟裝、運送、卸載的自走式工程機械 。裝載機自重大 , 軸距短 , 且始終處于流動(dòng)作業(yè)狀態(tài) , 難以用固定位置的衡器對它所載貨物進(jìn)行稱(chēng)量。以裝載機的部分部件作為力傳遞機構，在提升臂舉升時(shí)連通傳感器，并通過(guò)智能顯示終端將裝載機的自動(dòng)稱(chēng)量過(guò)程用圖形（或數據）顯示出來(lái)，確定鏟斗（承載器）內散料的裝入量，可以實(shí)現將數據累計并打印，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或GPS 定位系統進(jìn)行稱(chēng)重數據傳輸。這種即有車(chē)輛結構又融合了電子秤結構的工程機械車(chē)輛組合秤是自動(dòng)分檢衡器中車(chē)輛組合衡器的一種型式。前置輪式裝載機電子秤是車(chē)輛組合衡器的典型應用。歐洲在上個(gè)世紀七十年代就有了裝載機電子秤。裝載機電子秤在我國的使用越來(lái)越廣泛，國家計量檢定規程 JJG 1123-2016《裝載機電子秤》的發(fā)布和實(shí)施。對企業(yè)生產(chǎn)和計量部門(mén)開(kāi)展檢定提供了技術(shù)依據。規程包含了引言、范圍、引用文件、術(shù)語(yǔ)和計量單位、概述、計量性能要求、通用技術(shù)要求以及計量器具控制部分。計量性能要求中的單次稱(chēng)量、偏載測試、傾斜測試、交替變換運行速度測試參考了 OIML R51《自動(dòng)分檢衡器 (2006 年版 )》(Automatic catchweighing instruments（2006E）) 國 際建議中 Y 類(lèi)車(chē)輛組合自動(dòng)衡器中有關(guān)內容。 裝載機電子秤稱(chēng)重模式目前主要是壓力測量模式。 輪式裝載機在作業(yè)時(shí)，鏟斗的提升是通過(guò)液壓系統中的動(dòng)臂油缸驅動(dòng)提升臂，鏟斗的轉動(dòng)是通過(guò)液壓系統中的轉動(dòng)油缸，兩者共同作用從而實(shí)現了鏟斗的提升和轉動(dòng)。 而油缸中的壓力與鏟斗中的散料重量之間存在一定的函數關(guān)系，當裝載機處于水平位置狀態(tài)，由力矩平衡原理得出，裝載機的提升臂長(cháng)度 L, 散料重量 W，它們的乘積 W×L等于提升臂缸內的壓力 P, 與提升活塞橫截面積 S、提升臂作用點(diǎn)距離的乘積，簡(jiǎn)化后，散料重量 W與提升缸的壓力為正比 W=（k）×P （1） 式中 k 為系數 從（1）式中得知，只要測得提升臂在某一水平位置或在水平位置附近的一段位置提升缸中的壓力，便可以知道鏟斗中散料重量 W。 以上是靜態(tài)條件下的受力分析，當提升臂在勻速時(shí)，提升臂長(cháng)度為 L 時(shí)的重量 W1 為 W1=W×V×T （2） 式中：W—散料重量 V—提升臂速度 T—工作時(shí)間 但在實(shí)際工作中，提升臂是不均速的，速度可能波動(dòng)變化，因此單位時(shí)間 dt 內的提升臂長(cháng)度為L 時(shí)的重量 W1（t）為 W1（t）=W（t）×V（t）×dt （3） 因此一段時(shí)間 t 內總重量為
式中：W（t）—瞬時(shí)重量 V（t）—提升臂速度 W1（t）—單位瞬時(shí)總重量 為了準確知道提升臂的位置，還需要有一套測量提升臂位置的位置傳感器（或角度傳感器）來(lái)測量提升臂的位置，即提升臂在一段時(shí)間內的重量。除測量重量外，還要對速度進(jìn)行測量，從而準確地得出提升臂在接近水平位置的時(shí)間時(shí)的總重量。由于提升臂位置較難知道何時(shí)是水平位置，因此可以采用一個(gè)相對應位置來(lái)確定一段區間，依此區間的相對位置的時(shí)間來(lái)確定提升臂的某一個(gè)位置并通過(guò)數學(xué)模型用智能儀器內的計算器計算出準確重量。
圖 1-2 為裝載機電子秤稱(chēng)重結構示意圖
圖 1-2 裝載機電子秤稱(chēng)重結構示意圖 二、單次稱(chēng)量的示值誤差 裝載機電子秤在自動(dòng)運行中，對于任意大于或等于最小秤量（Min）和小于或等于最大秤量（Max）載荷的單次最大允許誤差應符合表 1-1 的要求。 表 1-1 所列內容和非自動(dòng)衡器的最大允許誤差要求類(lèi)似，但是在判定方法上和非自動(dòng)衡器是有區別的。 表 1-1 單次稱(chēng)量的最大允許誤差
規程對單次稱(chēng)量示值誤差的確定根據不同的狀態(tài)有如下規定： 1. 如果裝載機電子秤有一個(gè)用于顯示實(shí)際分度值 d ≤ 0.2e 示值裝置（擴展指示裝置），那么這一裝置就可用來(lái)確定誤差。如果使用擴展指示裝置，應在檢定證書(shū)中注明。 2. 如果裝載機電子秤實(shí)際分度值大于 0.2e 且不具備擴展指示裝置，為消除數字示值的化整誤差，其載荷的質(zhì)量值應滿(mǎn)足以下條件： 2.1 如果最大允許誤差絕對值為1.5e（或0.5e，2.5e），選擇載荷的質(zhì)量值應為檢定分度值的整數倍。載荷的質(zhì)量值是載荷的約定真值。例如： 例 1，實(shí)際分度值 d = 檢定分度值 e 且 d ＞ 0.2e Max =5t；d =e =50kg；準確度：Y（b）的裝載機電子秤。 最大秤量點(diǎn) 5t 的最大允許誤差為 ±1.5e =±75kg，檢定該稱(chēng)量點(diǎn)時(shí)，鏟斗所加載荷應是檢定分度值的整數倍。選擇載荷的質(zhì)量為 5t，符合化整誤差的要求。 載荷質(zhì)量值為 5t，可能出現的顯示值為 4950kg、5000kg、5050kg，判定誤差值范圍見(jiàn)表 1-2。 表 1-2 判定誤差值范圍
從表 1-2 中可以看出，載荷質(zhì)量為 5000kg，d=50kg 時(shí)，稱(chēng)重儀表的顯示值可以顯示為 4950kg，也可以顯示為 5000kg、5050kg，在這個(gè)范圍內，實(shí)際（真正）誤差可能是 -50kg、也可能是 0kg、50kg，這些值只能確定在 ±1.5e=±75kg 誤差范圍內，但是無(wú)法確定具體的誤差值。 例 2，實(shí)際分度值 d ≠檢定分度值 e 且 d ＞ 0.2e Max =5t；d =20kg； e =50kg；準確度：Y（b）的裝載機電子秤。 最大秤量點(diǎn) 5t 的最大允許誤差為 ±1.5e =±75kg，檢定該稱(chēng)量點(diǎn)時(shí)，鏟斗所加載荷應是檢定分度值的整數倍。選擇載荷的質(zhì)量為 5t，符合化整誤差的要求。 載 荷 質(zhì) 量 為 5t， 可 能 出 現 的 顯 示 值 為 4940kg、4960kg、4980kg、5000kg、5020kg、5040kg、5060kg，判定誤差值范圍見(jiàn)表 1-3。 表 1-3 判定誤差值范圍
從表 1-3 可以看出，載荷質(zhì)量為 5000kg，d =20kg 時(shí)，稱(chēng)重儀表的顯示值可能顯示為 4940kg、4960kg、4980kg、5000kg、5020kg、5040kg、5060kg， 在這個(gè)范圍內， 實(shí)際（真正）誤差可能是 -60kg、-40kg、-20kg、0kg、20kg、40kg、60kg，這些值只能確定在 ±1.5e=±75kg 誤差范圍內，但是無(wú)法確定具體的誤差值。 從表 1-2、表 1-3 看出，如果最大允許誤差絕對值為 1.5e（或 0.5e，2.5e），選擇載荷的質(zhì)量值為檢定分度值的整數倍，可以實(shí)現消除化整誤差。如果采用以上步驟進(jìn)行檢定，就不能記錄單次稱(chēng)量誤差。但可以說(shuō)明裝載機電子秤單次稱(chēng)量的示值誤差滿(mǎn)足單次稱(chēng)量最大允許誤差的要求。 2.2 如果最大允許誤差絕對值為 1.0e（或 2.0e，3.0e），選擇載荷的質(zhì)量值應為檢定分度值的整數倍加（或減）0.5e。質(zhì)量值也是指載荷的約定真值。示例如下： 例 1，實(shí)際分度值 d= 檢定分度值 e ，且 d ＞ 0.2e。 Max =5t；d =e =20kg；準確度：Y（b）的裝載機電子秤。 最大秤量點(diǎn) 5t 的最大允許誤差的絕對值為 2.0e =40kg，檢定該稱(chēng)量點(diǎn)時(shí)，鏟斗所加載荷質(zhì)量為5010kg，符合化整誤差的要求。 載荷質(zhì)量值為 5010kg，稱(chēng)重儀表顯示值可能為 4980kg、5000kg、5020kg、5040kg，判定誤差值范圍見(jiàn)表 1-4。 表 1-4 判定誤差值范圍
從表 1-4 中可以看出，載荷質(zhì)量為 5010kg，d=20kg 時(shí)，稱(chēng)重儀表的顯示值可能顯示為 4980kg、5000kg、5020kg、5040kg，在這個(gè)范圍內，實(shí)際（真正）誤差可能是 -30kg、-10kg、10kg、30kg，這些值只能確定在 ±2.0e=±40kg 誤差范圍內，但是無(wú)法確定具體的誤差值。 例 2，實(shí)際分度值 d ≠檢定分度值 e ， 且 d ＞ 0.2e。 Max =5t；d =10kg；e =20kg；準確度：Y（b）的裝載機電子秤。 最大秤量點(diǎn) 5t 的最大允許誤差的絕對值為 2.0e =40kg，檢定該稱(chēng)量點(diǎn)時(shí)，鏟斗所加載荷質(zhì)量為5010kg，符合化整誤差的要求。載荷質(zhì)量為 5010kg，稱(chēng)重儀表顯示值可能為 4970kg、4980kg、4990kg、5000kg、5010kgkg、5020kg、5030kg、5040kg，判定誤差值范圍見(jiàn)表 1-5。 表 1-5 判定誤差值范圍
從表 1-5 中可以看出，載荷質(zhì)量為 5010kg，d=10kg 時(shí)，稱(chēng)重儀表的顯示值可能顯示為 4970kg、4980kg、4990kg、5000kg、5010kg、5020kg、5030kg、5040kg， 在這個(gè)范圍內，實(shí)際（真正） 誤差 可 能 是 -40kg、-30kg、-20kg、-10kg、0kg、10kg、20kg、30kg、40kg， 這 些 值 只 能 確 定 在±2.0e=±40kg 誤差范圍內，但是無(wú)法確定具體的誤差值。 從表 1-4、表 1-5 看出，如果最大允許誤差絕對值為 2.0e（或 1.0e，3.0e），選擇載荷的質(zhì)量值為檢定分度值的整數倍加上 0.5e，可以實(shí)現消除化整誤差。如果采用以上步驟進(jìn)行檢定。就不能記錄單次稱(chēng)量誤差。但可以說(shuō)明裝載機電子單次稱(chēng)量的示值誤差滿(mǎn)足單次稱(chēng)量最大允許誤差的要求。 2.3 如果無(wú)法按上面的規定選擇載荷的質(zhì)量，可以在表 1-1 中規定要求最大允許誤差上再增加0.5e ，以便將數字指示裝置的化整誤差包括進(jìn)去。 這是一種很特殊的現場(chǎng)檢定狀況。載荷是固定值但不是 JJG99-2006《砝碼》規程中標準砝碼的數值，無(wú)法實(shí)現檢定分度值的整數倍，為了判定是否在誤差范圍內，可以在該稱(chēng)量點(diǎn)允許的最大誤差上再增加 0.5e，將數字指示裝置的化整誤差包含進(jìn)去。 三、稱(chēng)量結果的有效性 裝載機電子秤工作或現場(chǎng)檢定中，經(jīng)常會(huì )遇到路面的凸凹（超出傾斜度的要求）、起升臂進(jìn)入稱(chēng)重區油門(mén)忽大忽小、起升臂經(jīng)過(guò)稱(chēng)重區時(shí)（無(wú)論起升或下降）突然停頓等，這些現象對稱(chēng)量結果都有影響。能夠判斷裝載機電子秤稱(chēng)重結果是否有效即稱(chēng)量結果的有效性在工作狀態(tài)或現場(chǎng)檢定測試很重要。稱(chēng)量結果有效性（Weighing result validity）是判別裝載機電子秤是否能按要求識別和拒絕“錯誤稱(chēng)重結果”。如非動(dòng)態(tài)稱(chēng)重（起重臂提升或下降到稱(chēng)重位置忽然停止，相當于靜態(tài)裝載機電子秤的稱(chēng)重過(guò)程）；或不符合裝載機電子秤的正常動(dòng)態(tài)稱(chēng)重操作（突然加速減速）。這些都造成了稱(chēng)量結果都超出了檢定規程允許的誤差范圍。稱(chēng)量結果的有效性是在現場(chǎng)檢定測試時(shí)才能看出，檢定規程中不涉及稱(chēng)量結果有效性識別的相關(guān)內容。如果裝載機電子秤能夠識別，并且以顯示和報警方式提示操作者其稱(chēng)重結果不合格，那么會(huì )對裝載機電子秤在工作或現場(chǎng)檢定測試有很大的幫助。 轉自張樹(shù)芳 河北省計量檢測技術(shù)中心 |
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