汽车称重系统设计工作原理及组成

1、电子汽车衡 2工作原理及组成Internet微机大屏幕打印机仪表接线盒传感器秤台 UPS稳压电源图 2 - 1电子汽车衡是利用应变电测原理称重。在称重传感器的弹性体上粘贴有应变计，组成惠斯登电桥，在零负载时，电桥处于平衡状态，输出为零。当弹性体承受载荷时，各应变计随之产生与载荷成比例的应变，由输出电压即可测出外加载荷的大小。将多个称重传感器安装在秤台的下方，多个传感器电缆线引入接线盒里并联，然后用一根电缆线接入仪表。当汽车驶上秤台后，秤台将所受力传递到各个称重传感器上，使应变电桥的电阻发生变化，引起输出电压变化，即输出了电信号，此电信号传输到仪表内，经数字滤波、线性放大、A/D转化、经CPU处

2、理后最终显示称重数值。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。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

3、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。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。根据第一代汽车衡的缺

4、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

5、不利于规模批量生产。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。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1021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（

6、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）。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。图2 - 4e. 限位

7、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03mm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。第三代汽车衡自2002年开始全面投入生产，并逐渐取代了第二代汽车衡产品，由于自身的先进性及优点已被广大用户所选用。2.2.1.2 防尘功能模块化电子汽车衡产品在保证正常的计量性能的基础上，在秤体的两端及四周采用了防尘处理，有

8、效的防止灰尘杂物进入秤体下部。在秤体前后两端加装安全缓冲垫和耐磨橡胶带，耐磨橡胶带平铺在秤台和基础上，完全掩盖住秤台与基础之间的间隙，耐磨橡胶带平铺在基础上的一端用安全缓冲垫压住，并通过膨胀螺栓固定在混凝土基础上，安全缓冲垫能够降低车速，减缓对秤体的冲击，保证行车安全。在汽车衡两侧秤体与基础之间的间隙采用特制的“T”型橡胶密封件进行防尘处理，多种系列不同宽度及厚度的“T”型橡胶密封件可适用于各种缝隙进行密封。安全缓冲垫和耐磨橡胶板、T型橡胶密封件可非常方便地进行安装与更换。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4优质花纹板，

9、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。2.2.1.5 机械性能模块化电子汽车衡产品全部采用CAD、C

10、AE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。2.2.1.7 防护设计模块化电子汽车衡产品传感器线走线全部采

11、用防护设计，在金属导线管之间的走线采用包塑软管防护，多余电缆线将与接线盒一起放置在封闭的箱体内，有效避免了传感器电缆线的机械损伤或鼠咬等原因造成汽车衡的计量性能失误，同时防止了人为等因素在传感器电缆线上的作弊行为。2.2.1.8 抗干扰、防电击、雷击性能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4，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

12、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。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

13、开口，彻底解决盖板螺栓锈蚀、易断等缺点。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；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

14、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。由于以上先进设备及先进工艺的应用，使我公司生产的称重传感器在-40+70的很宽的温度范围下都能保证很高的准确度和极强的互换性。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、钢球传力，上下压头为RS125球面，中间为3英寸钢球联接，具有良好的自动恢复力矩，在任何情况下保证垂直方向受力，稳定性及重复性高，可以在最短时间使秤台稳定下来

15、，抗冲击及抗侧向力性能良好，安装调试方便，不需固定力矩紧固，防护等级为IP68. 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。模拟式电子汽车衡配备模拟桥式传感器，数字式电

16、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

17、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。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

18、程功能。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。丰富的接口功能。RS-232C接口，20mA电流环，打印口。可实现微机管理、双机通讯、上网等功能。看门狗电路应用保证仪表正常工作。静态动态计量切换功能。面板设有铅封孔，便于进行参数编程，衡器校准及器具管理。仪表的技术指标详见技术规格书及仪表说明书。静动两用称重显示仪表静态计量、动态计量切换方便：静态切换为动态只须在仪表盘上按下“确认”键，同时按下“4”键，仪表马上进入动态计量，同时主显示窗口动态计量指示灯亮，主显示窗口显示动态称重平均值；动态称重方式

19、退出时只须按下“确认”键。2.2.4 基础基础是汽车衡的重要组成部分，基础施工质量的好坏直接影响到汽车衡的准确度。汽车衡的基础结构形式分为无基坑和有基坑两种（见图2 - 6）。用户需根据本公司提供的有效基础图纸，详细阅读有关技术要求，结合现场地质条件，由土建设计资质的设计单位进行施工图纸设计，确定基础结构（基础深度、钢筋放样、混凝土标号及厚度、施工顺序等等），然后用户寻找有资质的建筑单位进行施工。2.2.4.1 基础基本施工要求 a. 本公司所提供的基础图中标高尺寸以米计，其余尺寸以毫米计，基础具体尺寸见基础图表（一）。表（一）中L、W为汽车衡的台面尺寸，L1、L2、W为称重传感器的安装尺寸。

20、b. 基础下为3：7灰土，灰土以下的素土夯实，承载力（地耐力）要求不低于12t/m2，如现场地质条件达不到此要求，必须进行加固处理。前后斜引道要和基础分开施工，各承重点承载后不允许有单独下沉现象。c. 必须保证汽车衡不会因暴雨或其它原因而被淹入水中。对于有基坑基础，必须设置排水通道。无基坑基础的底部上平面应稍高于周围地面，上平面应中间略高，坡度为1/200，以便于排水，两侧应建有良好的排水设施。 图2 - 62.2.4.2 基础施工a. 土方开挖根据基础施工图纸进行土方开挖，原则上基础底部应挖至原土层，若遇冻土层等特殊情况，需将基础挖穿冻土层300mm以下。b. 地基处理基础下为3：7灰土，灰

21、土以下的素土夯实，夯实后进行钎探，承载力（地耐力）要求不低于12t/m2，如现场地质条件达不到此要求，必须另外进行加固处理。c. 接地网埋设电子衡器专用接地网的制作和施工参看安装图中的“电子衡器专用接地网”的图纸，电子衡器专用接地网施工时应用角钢或扁钢将专用接地网与基础内钢筋焊牢，基础内纵、横钢筋必须有不少于50%的结点用16号铁丝牢固捆扎，接地网接地电阻小于4。若接线盒在秤体上，接地网接地极应埋设在G4导线管1米范围之内；若接线盒在控制室内，接地网上的接地极应引入控制室内， d. 钢筋布扎 基础施工单位根据基础施工图纸中钢筋规格型号及要求进行放样、布放、捆扎。为级钢筋，为级钢筋，在每块基础板

22、一侧从基础内引出一根不小于10的钢筋头，长约500mm，该钢筋一端与基础内钢筋牢固焊接，另一端待基础板安装完毕后按图纸要求焊接在基础板上，使各处基础板与基础内钢筋连接成为一体。 e. 基础板埋设第一步：先将每个地脚螺栓用两个螺母固定在基础板上（见图2-7），地脚螺栓头应露出上端基础板30mm。图27第二步：按基础图纸中尺寸将基础板安装到位，各基础板中心尺寸（纵向、横向、对角线）相对误差均在±5mm之内。第三步：所有地脚螺栓均与基础内钢筋焊牢，f. 撞座埋设所有撞座均按基础图中尺寸定位并与基础内钢筋焊牢，各撞座处基础应能承受不小于50000N的水平冲击。g. 导线管埋设用户可根据接线盒及控制室的具体位置来埋设导线管，见基础图表（二）。接线盒在控制室内参照基础图，在各基础板相应位置分别埋设一根导线管（G1、G2、G3、G4、G5）。接线盒在控制室外参照基础图，仅埋设G4导线管。导线管选用适当长度的40镀锌钢管，并应尽量减少弯曲，不允许出现90度直角弯头。管中应穿入一根铁丝以备安装设备时引入信号电缆使用，铁丝穿完后封闭管口，防止落入杂物等堵塞导线管。h. 一次浇灌钢筋布扎完毕，基础板、撞座安装到位后可进行混凝土浇灌。灌浆时应在各基础板附近相应位置留出250x250x100千斤顶安置孔。一次浇灌时应在各个基础板下部应留出