汽车称重系统设计工作原理及组成

秤台发展历史
金钟衡器公司生产的电子汽车衡秤台结构是采用钢板和工槽钢焊接而成的箱式结构，自二十世纪八十年代来生产电子汽车衡以来，经过十多年的发展，汽车衡秤台的结构总体经历了三代的发展演变。
图2 - 2
八十年代末生产的第一代汽车衡产品为秤台1、2、3三节秤台依次搭接组成，随着经济的发展，运输车型的改变，其主要缺点在于大吨位汽车上下秤台易造成第1节秤台一端上翘抬起，而后落下砸坏传感器。
2.2.1秤台
2.2.1.1秤体结构
电子汽车衡采用模块化秤台组合设计，不同模块的组合可实现多种规格系列的汽车衡；汽车衡秤台整体结构采用无盖板方式设计，表面无活动盖板，克服了盖板螺栓锈蚀、易断等缺点，整体外形美观大方；秤体的传感器支点与受力点重合，则轴载荷重产生的翻转力矩为零，秤台受力后重心更加平稳；汽车衡限位装置采用外置式，安装在汽车衡的两端外侧，便于观察汽车衡限位情况，及时发现因限位装置松动、卡死造成汽车衡计量失误等问题。
电子汽车衡除其基本组成之外，可通过仪表同时连接微机、打印机、大屏幕显示器等其它电气设备，可直接实现称重打印，也可通过微机管理最终达到网络化管理，同时为保护仪表及保证称重数据不会断电丢失，可加配UPS不间断电源、稳压电源等设备，以便系统可以更可靠的工作。
2.2基本组成及技术性能简介
电子汽车衡产品主要由秤台、称重传感器、仪表、基础四大部分组成。
图2 - 4
e.限位装置采用外置式：在日常使用、维护时便于及时观察，可有效的防止因限位卡死造成计重失误。（在施工时减少了原有限位的二次浇灌，节省了服务人员现场协调工作和服务时间，亦即提高了效率。）
f.秤台与秤台之间间隙能够控制在0~3mm之间，可有效防止粉尘等从缝隙处落到秤台下部。
g.秤台与秤台之间的连接螺栓改为外部侧面安装，解决了原有中间连接螺栓因空间小造成不易安装、紧固等现场安装的问题。
2.2.2称重传感器
电子汽车衡选用BM-LS系列高精度桥式称重传感器。这种传感器是我公司引进日本久保田公司全套设备及技术自行生产的主导传感器产品，91年其代表受测产品BM-LS-20t获得国优银奖，也是衡器行业唯一获得国优称号的产品，在全国同类产品中市场占有率最高。
称重传感器选用我国著名合金钢生产企业——大冶钢铁公司专门为我公司冶炼的材料，其成分一致性很高；
模块化电子汽车衡产品结构基础设计符合GB50057-94《建筑防雷设计规范》和GB64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》要求，设计有良好的接地网，接地电阻小于4Ω，秤台通过专用接地线与接地网连接。传感器安装时采用了一根多股编织铜线跨接，使基础板与秤台连接成为一个等势体，防止因意外电流从传感器上经过，造成传感器损坏。接线盒为防浪涌接线盒，外壳采用压铸铝结构，防护等级达IP55。接线排上焊有精密的防浪涌电子元件，可有效防止雷电及电网浪涌电压对传感器的损害。仪表设有单独的接地。
c.无盖板式结构设计：根据目前国内同行业生产的电子汽车衡产品情况来看，金钟公司是唯一一家做到无盖板设计的厂家。秤台表面为一整张平板，不再开口，彻底解决盖板螺栓锈蚀、易断等缺点。该产品申请国家专利号为ZL 02 2 69296.7。
d.秤台的支撑点与搭接受力点重合：即秤台的转力臂为零，不存在秤台的一端上翘的可能，是秤台受力后更加平稳。
根据第二代汽车衡存在的一些问题，在2003年我公司又开发出第三代模块化电子汽车衡，第三代模块化电子汽车衡采用模块化、通用化、标准化、系列化、参数化的设计思路，使其能够充分满足用户的使用需要。其主要特点有：
a.模块化、标准化、通用化设计：第三代模块化电子汽车衡由5米、6米、7米三种长度结构拼接组装而实现。如15米长汽车衡由5米+5米+5米三段秤台组成。
模拟型汽车衡
XK3102或AD4322等
数字式汽车衡
XK3102S
动态汽车衡
XK3102B
仪表均选用进口高档关键器件，具有良好的人机界面，功能齐全、性能可靠、稳定性强、操作简便，适用于静态、动态计量。
自动记录进、出海关监管站、卡口车辆的重量，具有毛重、净重、皮重、超载、置零、去皮、自动零点跟踪等信息提示等功能，键盘可设定、标正、线性调整，具有时间、日期断电数据保护与有自诊断功能，自动打印称重数据，可连续命令方式输出数据，动、静态称重数据可自动传输到计算机等设备，可键盘编程，具有丰富的接口功能，可向海关物流监控系统提供可靠的称重数据传输，并可根据系统集成商的要求提供相应的技术支持。
根据第一代汽车衡的缺点，在九十年代中期开发设计了第二代汽车衡，并在九八年被国家经贸委评为国家级新产品。第二代产品以中间秤台为主秤台，两侧为副秤台分别与主秤台连接，从而解决了秤台一端上翘的问题。第二代汽车衡产品也是现在被广泛应用于煤炭、电力、冶金、港口、矿山等各行各业主要称重计量设备。然而由于车型不断的加大加重，第二代汽车衡的使用用户在使用中也发现了许多问题并反馈回来，例如汽车衡秤台表面盖板螺栓易锈蚀及螺栓头被磨圆等，在检修维护时不易拆下；汽车衡限位为内置式，在日常中不易观察排除问题；秤台之间的缝隙易漏粉尘，长时间易堆积在秤台底部而影响汽车衡称重计量。此外，由于产品在标准化、系列化方面缺乏有效的策划，在生产过程中也不利于规模批量生产。
2.2.1.9专利应用
模块化电子汽车衡产品采用8只桥式高精度称重传感器，在设计中应用我公司专利《多个称重传感器的电子衡器》（专利号：91221886X），它可以减少多台面长汽车衡在温度变化时秤台热胀冷缩对称重传感器受力的影响，确保全电子汽车衡的计量精度。
模块化电子汽车衡产品整体采用无盖板式结构设计，该产品申请国家专利号为ZL 02 2 69296.7。根据目前国内同行业生产的电子汽车衡产品情况来看，金钟公司是唯一一家做到无盖板设计的厂家。秤台表面为一整张平板，不再开口，彻底解决盖板螺栓锈蚀、易断等缺点。
2.2.1.3防滑性能
模块化电子汽车衡产品秤台采用特殊有效的防滑设计，即在车轮下方用断续焊和塞焊方式履一层δ4优质花纹板，形成防滑通道，防止雨雪天汽车上衡打滑现象。防滑花纹板磨平后可非常简单的去除，进行重新更换即可。保持良好的防滑功能又增加了秤台的使用寿命。
2.2.1.4防腐性能
模块化电子汽车衡产品秤台材料选用优质热轧型钢及板材，其化学成分和力学性能符合GB700-88《普通碳素结构钢技术条件》的规定。全部钢材加工前表面进行抛丸等预处理，去除钢材表面的氧化皮、锈蚀及异物，除锈达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa 2.5级。所有材料预处理后马上喷涂一层环氧富锌底漆，在整机出厂前再涂覆环氧富锌底漆和树脂面漆，同种油漆颜色不超过一个色差。
其疲劳寿命通过山东大学（原山东工业大学）测试中心150万次的试验后，仍能保持原技术指标水平（见附件）。
我公司汽车衡产品一直使用BM-LS型桥式传感器（见图）。桥式传感器采用独特的两端支撑、中间受力的双剪切梁式结构，传力组件采用压头、钢
图2-5
随着数字化时代的到来，我公司又开发出数字化称重传感器。数字化称重传感器原有模拟传感器的基础上加配了数模转换装置及CPU处理器，称重传感器受力产生的电信号在代表传感器内部即转化为数字信号，采用RS485接口将数字信号传输出去，传输距离不小于1000米，且抗外界干扰能力强。采用数字技术实现传感器的非线性、强度性能等参数的自补偿，在汽车衡校验时，偏载校准时一次性输入传感器参数完成自动校准，且更换时也不许重新校准，因此配备数字化传感器的数字汽车衡将是今后的主要发展趋势。
2.2.1.5机械性能
模块化电子汽车衡产品全部采用CAD、CAE等先进的设计手段，秤台的设计均采用计算机进行秤体刚度、强度受力分析计算，保证承重 台受力合理，具有良好的刚度、强度，秤台的安全载荷大于125%FS，保证汽车衡具有良好的使用安全性和长期可靠性。
2.2.1.6制造工艺
由于热轧槽钢弯曲应力远远小于冷弯槽钢，其结构稳定性较好，所以我公司模块化电子汽车衡产品的秤台采用型钢和钢板焊接成框架箱形结构。采用CO2气体保护焊和埋弧自动焊等设备加工而成，保证有足够的焊深。焊接表面处理的光滑平整，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷，保证焊接质量。设计制造全面符合GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》。
b.参数化设计：模块化电子汽车衡整体采用参数化设计，例：SCS-100/80系列模块化电子汽车衡10~21米长度在总图上体现为两张图纸，10、12、14米长度（二节秤台）在一张图纸上体现，15、16、18、21米长度（三节秤台）在一张图纸上体现。在汽车衡参数表中，分别是汽车衡的型号、台面尺寸L×W（长×宽）、基础图号、秤台图号。L1、L2、W1分别代表传感器的间距，基础图也是如此。目前模块化电子汽车衡均实现了参数化设计（见图2-3）。
模拟式电子汽车衡配备模拟桥式传感器，数字式电子汽车衡配备数字式桥式传感器。称重传感器量程的选择主要考虑秤体自重以及振动、冲击、偏载等情况。
2.2.3称重显示仪表
电子汽车衡所配称重显示仪表（以下简称仪表）为金钟电子衡器公司自行生产的称重仪表，仪表的整体性能优于国内同类产品。
表2–1
汽车衡类型
称重显示控制器型号
该产品静动态称量转换方便，提示准确，符合GB/T7724-99《称重显示控制器技术条件》，主要功能有：
●去皮功能：包括手动、自动去皮、数字去皮。
●具有累加累减功能，并有50个分类累加。
●代码功能，50组代码可分别设定皮重、计量上下限、欠量、超量、判别。
●存贮功能可记录1200组称重数据，车号存贮存400辆，并可进行记录及车号查询。
●具有数字校秤功能。
●具有用户编程能。
●时钟显示、自动生成功能。
●丰富的打印功能，本仪表直接可以连接大多数9针24针80列以上打印机，并能支持ESC/P打印控制码，实现中英文打印。
机械加工采用美国辛辛那提公司和日本OKK公司购置的数控机床，其各部分尺寸一致性高；
使用微机控制的高真空热处理窑炉，其工艺控制数据准确，内部组织一致性高；
利用日本著名温箱制造企业岛川公司生产的零点温度槽和带温度槽的测力机检测，进行双重补偿（零点及灵敏度温度补偿），其温度性能的一致性很高。