一、引言

汽车衡在称重时, 汽车对衡器经常会产生各种额外的力, 如汽车上、下秤时的水平冲击力、汽车在秤台上刹车时产生的刹车力、载重汽车前进产生的反作用力等;还有个别司机通过走S、跳秤等手法, 企图达到作弊的目的, 从而使秤体产生晃动, 影响称重。因此缩短示值稳定时间, 快速准确读取称重示值就成为衡器设计与使用的重要课题。为了保证汽车衡在使用过程中时刻处于较佳状态, 除了选用高可靠性的称重传感器外, 设计合理的限位装置可以限制秤台的摇晃, 减少传感器的偏载, 成为提高称重精度的重要途径。

根据汽车衡的使用情况不同, 限位装置可以设计成不同的形式。一般要求限位装置有足够的强度, 能承受较大的水平冲击力, 有效限制秤体晃动幅度, 使秤体快速复位, 且尽量不产生竖直方向的分力。限位装置如果设计不合理, 在称重过程中会给衡器带来额外附加力, 从而影响称量准确度, 造成误差。

本文试图对目前常见的几种限位装置的优缺点、使用性能做以分析、探讨、对比, 对合理的设计、使用限位装置发表一点自己的观点, 期望能够起到抛砖引玉的作用。由于本人能力有限, 发表之观点难免有偏颇之处, 望批评指正。

二、四角八位碰撞式限位装置

这种限位装置是在衡器的四角设置四处纵向限位和四处横向限位, 也即“四角八位”碰撞式限位。

纵向 (载重汽车的行驶方向) 限位器和横向限位器均是在汽车衡的秤台下面设置一个限位板, 限位板安装一个可调螺栓, 螺栓头正对基础中的预埋板 (即撞块) 。调节螺栓, 使得螺栓端部与撞块间的间隙达到设计要求, 然后用锁紧螺母将螺栓的位置锁死, 以保证所调间隙不再发生变化 (限位装置结构如图1所示) 。

这种限位装置的优点是结构简单、使用方便、成本低廉, 广泛使用于要求不高的汽车衡上。但当温差变化比较大时, 秤台的热胀冷缩会使限位间隙产生变化, 间隙过小, 容易造成秤体卡死;间隙过大会使秤体晃动幅度过大, 这些都会对称量精度造成影响。因此, 需要随着季节的变化对限位间隙进行适当调整。

三、中间纵向限位装置

上述的四角碰撞式纵向限位结构, 受热胀冷缩影响比较严重。比如21m的秤台, 在温差30°的情况下, 热胀冷缩量可达8mm左右。如果在秤台纵向的中间位置左右两侧各增加一处双向碰撞式限位, 这样由于两个限位之间秤体结构尺寸很小, 其热胀冷缩量也很小, 所以可以不用随季节变化进行间隙调整 。

这种限位是在秤台的中间传感器的两侧立板上分别设置安装孔, 用以安装限位螺栓, 限位螺栓穿过两块耳板的过孔, 螺栓与耳板之间留一定的间隙δn。用于限制秤体位移量。

该限位装置的优点是维护量减少, 不用根据季节冷热变化去调节限位间隙, 适合在一天之内温差变化比较大或者随季节变化温差较大的地区使用。缺点是对秤台和基础制作要求比较高, 基础预埋板上的两个耳板的孔与秤台上立板的孔对正困难, 甚至耳板需要等秤体安装完成后配焊才能达到要求, 常常会使工期拖长。

四、拉杆式纵向限位装置

拉杆限位一般设置在秤台的四角, 用于限制秤体的纵向位移 (如图3所示) 。拉杆越长, 拉杆与秤台的平行度越容易保证, 若完全平行, 汽车衡称重时, 拉杆限位产生的垂直分力就为零, 因此称量精度就越高。但是对于室外安装的秤体, 由于热胀冷缩严重, 常常拉杆和秤体、基础之间会产生很大的应力, 会造成很大的称量误差。因此, 这种限位装置不适合台面尺寸较大且在室外安装的衡器。

对于顺坡安装的衡器, 在坡度较大时可以在秤台坡**一端安装拉杆限位, 坡底一端不设置纵向限位, 亦能收到较好的效果。

五、中间拉杆限位

为了克服四角拉杆限位受热胀冷缩影响比较严重的缺点, 可以将拉杆限位布置于秤体* (如图4所示) , 这样由于拉杆长度较短, 前后拉杆之间秤体部分长度也很短, 因此其几乎不受热胀冷缩的影响。所以这种*布置的拉杆限位适应面广, 适合各种大小的衡器, 也不受气候环境的影响。

拉杆限位器的优点是刚性强, 限位可靠, 能快速稳定秤体;但刚性强也成为其显著的缺点, 是当衡器承受较大的冲击力时, 限位拉杆直接将冲击力传递到限位座预埋板上, 容易造成预埋件松动甚至脱落, 而松动、脱落维修非常困难。

六、缓冲式拉杆纵向限位装置

为了解决拉杆限位刚性强, 对基础冲击力大的缺点, 在拉杆限位的基础上增加了弹簧缓冲元件, 诞生了缓冲式拉杆限位, 其结构如图5所示。

缓冲式拉杆限位除了拥有拉杆限位的优点之外, 较大的特点是具有缓冲功能, 可以大大缓冲秤体对基础的冲击力, 同时由于弹簧的作用, 可以对缓冲秤体热胀冷缩引起的间隙变化, 不会出现秤台卡死现象。

缺点:限位装置结构相对复杂, 预紧力的大小调整不容易掌握、预紧力小了, 秤台的复位力就小了, 限位效果变差。若预紧力大了, 缓冲距离就会缩短, 冲击力会增大。

以上是笔者对几种常见汽车衡限位装置的一点粗浅的认识, 拿出来与大家做一交流。在衡器设计时, 必须根据使用情况、安装现场环境变化等因素综合考虑, 方能设计出合理可靠的限位装置, 从而提高称量精度, 减少维修费用, 延长衡器使用寿命