汽車衡當最大秤量超過100t之后，出現了一些以前沒有出現過的現象， 這些現象表現在稱量性能上，實際其根源在設計和制造中。本文詳細介紹了汽車衡產生偏載 誤差的原因及解決方法。

一、問題的提出

（一）載荷停留位置引起的誤差

（1） 一臺最大秤量為150t的汽車衡，其承載 器為三段結構，中間段為主段使用四只稱重傳感 器支承停留位置引起不同誤差的原因，與承載器哪一段作為主段沒有必然關系，這個問題在下 文中進行了分析。在使用叉車調整完成偏載誤差 后，當使用50t之內重量值的載重車輛分別停留于 中間和兩端時，偏差比較小。但是，當使用70多 噸載重車輛時，越接近兩端部的示值比停留于中 間位置的示值之差明顯增大。

（2）同樣一臺150t以上的汽車衡，承載器也 是三段結構，使用8個稱重傳感器的產品。當使 用三軸組或兩軸組的載重車輛稱量時，軸組越接近兩塊搭接處，稱重指示器所顯示的重量值差別 越大。

（二）使用不同稱重傳感器時，偏載誤差不同。

（1）當一臺150t汽車衡，使用50t橋式稱重 傳感器時，當使用一段時間后，稱量明顯出現較 大偏載誤差，但是，當更換了柱式稱重傳感器后， 這種現象就不再出現了。

（2）柱式稱重傳感器高度不同，偏載誤差也 不同。高度低的柱式稱重傳感器的偏載誤差明顯 大于高的。

二、產生問題的原因

 ㈠停留位置不同所產生問題的原因

（1）因為衡器的秤量比較大，沒有合適的載 荷進行偏載調試，所以偏載誤差調試不是很精細； 偏載調試的目的是保證相同重量的載荷，在承載 器不同位置時輸入到稱重指示器中的信號電壓㈠ 致，而當使用偏載調試的載荷不足時，僅僅只能 保證較小稱量范圍的信號㈠致性。

（2）承載器的設計結構是否合理？剛度是否 能夠滿足要求？特別是搭接處結構是否合理？在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國家標準中 規定，不同規格產品的承載器在一定載荷作用下， 其相對變形量要求控制在1/800范圍之內，目的 就是保證承載器的剛度對稱重傳感器產生的分力 不影響稱量性能。

多塊承載器連接處搭接結構，一是必須保證 結構的剛度和強度指標，二是要盡可能減少接觸 面，目的是對邊界條件減少影響，但是減少接觸面的前提是保證接觸強度。

（3）安裝調試是否合格？比如稱重傳感器安 裝是否能夠保持“橫平豎直” ？如果是柱式稱重傳 感器安裝在長承載器的大型汽車衡上，當環境溫 度發生較大變化，由于受到熱脹冷縮的影響，即 使初期保證了稱重傳感器的“橫平豎直”，也會發 生改變，由于其抗偏載性能比較差，可能產生的 問題比較大一些。

（4 ）—般汽車衡出廠的隨機文件中都明確規 定，限位間隙應該保持在3mm左右，太大了會影 響衡器的稱量性能，太小了可能一天的溫度變化就會使縱向限位頂死。但是，又要求使用人員要 經常注意限位間隙，最好一年之內調整兩次。

（5）限位結構設計首先必須保持足夠的強度 和剛度，其次必須方便對限位間隙進行調試。

（6）焊接工藝可能存在的問題，一些焊接工 人為了提高工作效率，私自修改焊機的參數，加 大了電流和行走速度，使被焊結構的熱影響區變 大，后期也沒有采取相應的處理措施，所以產生 的焊接應力在釋放時承載器產生較大變形，兩塊 承載器搭接處不平整，接觸位置隨著載重量的變 化而變化。

（二）使用稱重傳感器不同所產生問題的原因

（1）橋式稱重傳感器的恢復力矩不如雙球面 搖柱式稱重傳感器。橋式稱重傳感器壓頭的直徑 為76mm,而柱式稱重傳感器40t的球面半徑為180mm;60t的球面半徑為220mm。同時，橋式稱 重傳感器的壓頭硬度比彈性體高，在使用了一段 時間后會在彈性體的接觸面上壓出壓痕，也會影 響其恢復力矩。

(2）由于受到橋式稱重傳感器結構特點的影 響，彈性體的變形量必然會大于柱式稱重傳感器 彈性體變形量，特別是目前橋式稱重傳感器一般 都是采用分體結構，當外部作用力比較大時，緊固螺栓可能不能阻止彈性體的變形，而產生滯后 誤差。

(3對于長結構的承載器，當使用柱式稱重 傳感器時，在環境溫度變化比較大的情況下，載 荷在承載器兩端的誤差要大于中部的誤差。其原因就是由于熱脹冷縮造成兩端柱式稱重傳感器傾 斜，所產生的分力影響了稱量誤差。

㈢基礎結構問題所引起問題的原因

（1）基礎板安裝要求保證其平面度在1/500之 內，基礎板安裝不平整威上平面沒有加工,使 稱重傳感器也不垂直，產生稱量分力。

（2）基礎板下的混凝土充填不充足時，就會產 生較大空隙，當重載車輛停留于此點時，基礎板發 生一定下沉，該稱重傳感器受力產生變化，改變了 此臺衡器的初始零點，使此稱量點誤差變化大。

(3）多塊基礎板之間高度誤差較大，使個別 稱重傳感器受力漂浮，沒有載重車輛時此只稱重 傳感器基本是零載荷。

三、解決方法

(一）從設計方面

（1）保證承載器的剛度和強度指標 在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》國家 標準中，要求承載器的相對變形量應該控制在 1/800之內。這個指標是否是必須的昵？答案是肯 定的，因為對于相同重量載荷在不同軸距車輛上 對承載器的變形量是不同的。這就如同一個人試圖通過冰層，而冰層厚度剛好能支持起他/她的 重量一樣，這個人很可能要掉下去，如果同樣那 個人伸展身體俯臥在同樣的冰層上迅速滑行，他 就不可能掉下去。這是因為后者的負荷或重量分 布在較大的面積上，同樣道理，車輛通過橋梁時 長的車輛通過橋梁時的壓力比短車要小（假如車 輛同樣重量和同樣軸載，如同上述的人伏在冰上 滑行一樣。那個短車就如同一人站立在冰面上， 全部負荷集中于有限的面積上。

這一點在美國國家標準計量機構（NIST發 布的44號手冊中，專門就這個問題提出了一個指 標“CLC集中載荷”，為汽車衡之類產品的設 計給出了嚴格要求。

（2）保證各個輔助部件的剛度和強度指標 承載器自身的剛度和強度是大家比較重視的 指標，但是許多制造商對多段承載器之間連接部件的剛度和強度就不是很重視了，這里㈠個是這 些部件自身的剛度和強度問題，而更重要的是這 些部件與承載器之間的連接強度。這些連接部件可以選擇比較大的結構，但是他們與承載器的連 接強度不僅僅是依靠焊縫，還必須在設計中安排 巧妙。

（3）保證稱重指示器和稱重傳感器與整機性 能的兼容性

R76 (2006年中對于㈠臺電子衡器不同部 件之間的兼容性提出了專門的要求，為設計電子 衡器給出了很好的方法。只要設計者將選擇的稱重傳感器、稱重指示器等指標輸入所提供的“兼 容性核查表”中，就能比較容易地看出選擇的可 行性。

（4）安裝基礎的強度必須滿足稱量要求

地磅安裝基礎的設計必須首先考慮基礎的 基層土壤的耐壓能力簡稱“地耐力”,㈠般要 求大于120kPa ；其次是按照單個支撐點的承載力確定基礎鋼筋混凝土中的鋼筋配置尺寸和結構； 最后才是考慮混凝土的標號，㈠般要求大于C30。

設計時一定要使基礎有良好的排水能力，一方面是防止積水泡軟基層土壤，另一方面是防止 積水影響稱重傳感器的使用壽命。

（5）限位機構應該有效

限位機構的作用就是保證承載器在使用中能 夠正確傳遞作用力的同時，承載器不會產生水平 位移。在“談衡器的限位機構”㈠文中，總結了目前國內外多種限位機構后，得到了㈠個結論就 是：只有在正確理解限位機構原理的基礎上，才 有可能只用㈠種限位機構就能滿足所有產品的需 要。

（6）大秤量汽車衡不宜選擇橋式稱重傳感器， 特別是分體式橋式稱重傳感器。

這個問題必須從這種稱重傳感器的結構來談， 從編寫的《電阻應變式稱重傳感器》 的教材，對《梁式剪切應力稱重傳感器》的設計 中，可以清楚看出這種稱重傳感器的彈性體和托 架部分是㈠同計算的，它的形變情況是依靠兩側 的高強度螺栓緊密聯系在㈠起的。

如果在制造過 程中由于緊固力矩不足，那么就有可能該稱重傳 感器的滯后指標達不到要求，影響了地磅的計 量性能。

（二）從制造方面

(1）設計編制合理的加工工藝，盡可能減少 加工應力的影響。

對于目前流行的U型梁的承載器結構，必須 認真考慮如何安排焊接加工的工藝流程。如果在 焊接U型梁之前將兩端的端板首先焊接，那么在連續焊接U型梁的過程中產生的焊接應力，將使 承載器產生較大的變形。當然，解決方法也不是 唯㈠的，當采用手工焊接工藝時，是可以先將各 個部件（包括端板定位，然后選擇“斷續跳躍” 的工藝焊接完成全部焊縫。

(2）嚴格按照工藝文件規定的工藝參數進行加工

工藝參數是經過技術人員和工人多次工藝試 驗而總結出來的結晶。比如焊接工藝規定的：直 徑多大的焊條、在電流多少的情況下、走行速度是多大，就能將熱影響量減小到最小，也就是減 少被焊接件的變形量。如果操作人員為了提高生 產能力，隨意更改工藝參數，可能是勞動效率是 提高了，但是給產品帶來的隱患卻大大增加了， 有可能給現場安裝增加了麻煩，甚至需要拉回來 更換，增加了安裝的費用，所以工藝與工藝紀律 執行情況的考核是十分重要的。

（3）關鍵部位應該設計制造工藝裝備

制造過程中的工藝裝備是保證制造質量的有 效手段，可以控制部件的平面度，以及部件之間 的定位精度，減少加工應力的影響。所以在機械行業很重視專用工藝裝備與零部件的比率，比率 越高越說明質量的保證力度越大，對操作人員技 術等級的要求也可以降低。例如，汽車制造行業 大批量生產時的比率系數在5-10左右。

（4）應該盡可能對焊接結束的承載器進行時 效處理

對于汽車衡這個產品的制造過程，其重點就 是“承載器”的制造。而承載器的制造過程主要 是由焊接加工來完成的，前面也談到了焊接加工存在的弊端，從焊接工藝理論上講，在正確控制焊接工藝流程和工藝參數的情況下，焊接應力不 會很快釋放出來的，只有在外界作用力影響下， 才會使被焊接件的應力釋放而變形。所以可以在 盡量短的時間內對被焊接件進行時效處理，如： 振動時效、脈動時效和過載時效等等。

㈢ 從安裝方面

（1）保證承重板的混凝土二次灌漿質量 保證二次灌漿質量應該從幾個方面注意：一 是灌漿的混凝土質量必須是收縮量小；二是混凝 土灌入后的搗固質量必須均勻；三是混凝土充填 必須飽滿，避免承重板下產生空隙。當然在注意 了以上三個方面問題的同時，也不能忽視其最重要的質量，就是混凝土的質量。

（2）控制承重板的高度差在允許范圍內 這個問題在目前制造商的安裝資料中都是必 備的內容了，但是現場實際控制的怎樣昵？問題 經常出在檢測時使用的“水準儀”上，因為有許 多水準儀超出了檢定周期，失準了，特別是物鏡 轉動產生的誤差，影響到測量準確度。所以，水準儀應該架設在基礎長度軸線的延長線上，因為 這時水準儀在測量多個標高點時，物鏡轉動的角 度最小，誤差對其的影響也小。

（3）稱重傳感器安裝應該做到“橫平豎直” 安裝的“橫平豎直”是保證承載器上的作用 力，能夠全部傳遞到稱重傳感器上的必備條件。 特別是“柱式稱重傳感器”由于結構特點，其抗 偏載性能在所有稱重傳感器中是比較差的，對 “垂直度”要求比較高。

（4）應該保證承載器與四周基礎的間距合理 因為現在汽車衡的長度都比較長，當使用環 境溫度變化比較大時，其熱脹冷縮變化也比較大， 所以在設計基礎時一定要留出合理的間距。

（5）承載器限位裝置安裝有效合理 一般在使用中限位間隙應該調整到 3mm'5mm,太大了會影響承載器垂直將作用力傳 遞到稱重傳感器上，太小了可能一天的溫差就使 限位頂住了。但是在產品檢定時，為了控制汽車衡的重復性，可以將限位間隙臨時調至1mm左 右。

（6）承載器上平面與兩端通道在一個水平面上

這個問題對于目前汽車衡承載器長度一般超 過汽車前后軸距，所以不會影響到衡器的計量性 能了，可能會被許多人所忽視。當承載器略高于兩端通道時，哪怕只有僅僅的10mm左右，由于 汽車駛上承載器時所產生的沖擊力是比較大的， 這些沖擊力會對某些稱重傳感器將產生破壞性的影響。

（四）從調試方面

（1）首先使用盡可能重的叉車，停留在各個 稱重傳感器上方，依次調試各稱重傳感器輸出信 號的一致性。

(2）再使用短軸距車輛或稱“后八輪”車 輛在重載情況下，依次碾壓各對稱重傳感器上 方處，特別是承載器搭接處，如果位置之間示值 差超出規定值，采用墊片調整間隙。

(3）檢查各個稱重傳感器受力狀況，對于受 力偏輕的稱重傳感器采用增減墊片的方法調整其 高度。

（4）檢查調整各個稱重傳感器垂直狀態。

四、結束語

—些問題和現象之所以不易尋找出原因，其 根本在于產生問題的原因不是單一的，有些原因 還是設計時考慮不足、制造工藝存在缺陷，而帶來的先天性問題。所以，分析問題時應該從源頭 尋找，特別是應該從理論上和設計上尋找。所以 在OIMLR76-1《非自動衡器》國際建議中，專門 用一個術語“初始固有誤差”來說明這個問題： 衡器在性能測試和量程穩定性測試前所確定的誤 差。