梅特勒托利多稱重模塊撞擊載荷
秤發(fā)生撞擊荷載可能是偶然狀況,或者是由其操作本身造成,在設(shè)計過程中要考慮到這一狀況,特別是料斗秤、臺秤和皮帶秤。它是由秤上重量的突變所致,例如,當(dāng)物體掉到或者跌落到秤上時。典型的例子就是對鐵屑進行稱重,通過電磁收集器為稱裝載;以及用來對鑄件稱重的地秤,它用高架起重機將鑄件裝至秤上。如果沖擊力過強,您就需要安裝較大容量的稱重傳感器,或者采取其它措施限制外加負載。
為消除掉落物體產(chǎn)生的沖擊荷載,您必須清楚掉落物體的重量,掉落的垂直距離、空秤結(jié)構(gòu)的重量、稱重傳感器的數(shù)量以及稱重傳感器的額定量程和彎曲度。梅特勒-托利多數(shù)據(jù)表中列出了后者。
為消除降落物體(特別是吊車荷載應(yīng)用)產(chǎn)生的撞擊荷載,您必須清楚降落物體的重量、降落速度、空秤結(jié)構(gòu)的重量、稱重傳感器的數(shù)量以及稱重傳感器的額定量程和撓曲度。
梅特勒托利多稱重模塊“壓式稱重模塊”或第 7 章“拉式稱重模塊”中所述的標(biāo)準(zhǔn)方式確定稱重傳感器/稱重模塊的大小。然后檢查撞擊荷載能否對其造成損壞。找出載荷狀況差的稱重傳感器,并用以下等式之一估算掉落或降落載荷附加至該稱重傳感器的大載荷。
MMAX = 掉落或降落載荷在差的稱重傳感器上產(chǎn)生的大負載(單位:lb [kg])。M1 = 差的稱重傳感器所承載的掉落或降落載荷部分(單位:lb [kg])。
梅特勒托利多稱重模塊M2 = 差的稱重傳感器所承載的秤的固定負載部分(單位:lb [kg])。
H = 物體掉落的高度(單位:英寸 [毫米])
四 R.C. = 稱重傳感器的額定量程 (Emax)(單位:lb [kg])。需要的話,請將其它單位換算成 lb 或 kg。
? = 額定量程下,稱重傳感器的傾斜度(單位:英寸 [毫米])。如果應(yīng)用中使用了防震墊/減
振墊,請參見下面的“使用防震墊/減振墊”。
V = 物體降落的速度(單位:in/s [mm/s])
環(huán) 克 = 重力加速度 = 386 in/s2 [ = 9,810 mm/s2 ]
MMAX 應(yīng)小于稱重傳感器或稱重模塊額定量程(單位:lb [kg])。這些等式計算得出的是秤結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重
傾斜時的保守結(jié)果,例如,當(dāng)負載掉落到相對合規(guī)的帶有 4 個稱重傳感器的地秤中心位置時。注意, 等式可用于僅帶有稱重傳感器的稱重模塊,并且一般情況下,稱重模塊的傾斜度被假定為相應(yīng)稱重傳感器的傾斜度。計量單位保持一致,請使用 lb、in、in/s 和 in/s2 或 kg、mm、mm/s 和 mm/s2。
如果需要采取其它措施消除撞擊荷載,*較大量程的稱重傳感器/稱重模塊是一種可行的解決方案, 或者您可以考慮一下方案之一:
?改變過程,從而降低物體置于秤上時產(chǎn)生的撞擊荷載。
?切割或壓式物料以減小料塊大小。
?在秤臺上添加一些雜物。
?使用減震物料,如防震墊/減振墊、螺旋彈簧、鐵路枕木或者致密砂巖來抑制沖擊力。
要對傳輸系統(tǒng)中運輸?shù)奈矬w進行稱重,請將傳輸裝置的一部分安裝到稱重模塊上。由于物體在輸送機上進行稱重時通常會移動,因此這些應(yīng)用需要一個能夠承受高水平剪切力負載,同時仍可以稱出可復(fù)驗的重量的稱重模塊。通過梅特勒-托利多自校正稱重模塊,傳輸裝置的稱重部分可以在承受水平剪切力負載時來回移動,從而減輕震動。但是稱重傳感器的自恢復(fù)懸掛裝置往往會使傳輸裝置返回“原”位置,以確保進行可重復(fù)性稱重。
有很多臺秤可以作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,但是有時需要專門建造一個平臺來配合一個特定的應(yīng)用;這可能需要通過稱重模塊來完成,稱重模塊支撐的臺秤
機械秤轉(zhuǎn)換
可以通過兩種方式將舊的機械秤轉(zhuǎn)變成電子稱重。第一種方法是秤桿轉(zhuǎn)換。其中包括在添加 S 形元件拉式稱重模塊的同時保留現(xiàn)有的機械秤秤桿和稱重平臺。第二種方法就是換秤桿。其中包括 拆下秤桿,在現(xiàn)有稱重平臺下方添加壓式稱重模塊。
秤桿轉(zhuǎn)換
秤轉(zhuǎn)換可以保留機械秤的刻度盤,這樣既可以進行電子稱重,也可以進行機械稱重。在現(xiàn)有桿秤秤桿上插入 S 形元件拉式稱重模塊,置于刻度盤欄中。刻度撥盤端鎖定,這樣 S 形元件就可以感應(yīng)到從地磅中延伸出的橫桿施加的張力。為防止發(fā)生斷電或出現(xiàn)線路故障,操作人員可以為刻度盤解鎖,完全恢復(fù)機械操作。圖 2-6 顯示秤轉(zhuǎn)換。
如何確定秤轉(zhuǎn)換后稱重傳感器所需的量程(單位:磅 [千克]):
?確定桿秤秤桿因平臺的固定負載所獲得的原始張力負載(單位:磅 [千克])。
?確定現(xiàn)有秤的量程(單位:磅 [千克])。
?確定秤桿系統(tǒng)的倍數(shù)。
將以上列出的變量插入下面的公式中: 稱重傳感器量程 = 初始張力負載 + 量程
倍數(shù)
得出的就是可以采用的絕對小稱重傳感器量程,用安全系數(shù)乘以該量程,這在第 7 章“拉式稱重模塊”中作出了進一步講述。
稱重模塊是一種稱量設(shè)備,它包含一個稱重傳感器,以及將稱重傳感器連接至平臺、輸送皮帶、料罐、料斗、容器或者任何組成秤體的物體所*的安裝硬件。通常情況下要用三到四個稱重模塊才能完全支撐物體的總重量。這樣就能有效地將物體轉(zhuǎn)變成秤體。一個稱重模塊系統(tǒng)必須能夠 提供準(zhǔn)確的稱重數(shù)據(jù),并且能夠安全支撐物體。
稱重模塊分為兩種基本類型:壓式型和拉式型。
壓式稱重模塊
壓式稱重模塊適用于大多數(shù)的稱重應(yīng)用。這些模塊可以直接安裝到地面、結(jié)構(gòu)底座或橫梁上。料罐或其它物體安裝在稱重模塊的頂部。
一個典型的壓式稱重模塊。它由稱重傳感器、頂板(承受載荷)、負載銷(將載荷從頂板傳至稱重傳感器)以及底板(用螺栓固定至地面或者其它支撐表面)組成??赡軙脡壕o螺栓來防止容器翻倒。至少需要三個稱重模塊組成三角形才能完全支撐一個秤體,4 個稱重模塊組成正方形或矩形的情況也很常見。
頂板
稱重傳感器
壓緊螺栓
底板
負載銷
拉式稱重模塊
拉式稱重模塊用于上方(比如從建筑的上部構(gòu)造或上層露面上)必須懸掛的料罐、料倉或其它物體上形成秤體。
一個典型的拉式稱重模塊。它采用的是 S 形的稱重傳感器,兩端都有螺紋孔。兩端都旋入了球形桿端軸承,連接叉裝置通過螺紋桿連接至上部的結(jié)構(gòu)和下部的料罐。通常情況下要用三個或三個以上的稱重模塊才能完全支撐起秤體。
稱重模塊稱重系統(tǒng)性能
精確度、分辨率以及可重復(fù)性是衡量一個稱重系統(tǒng)性能的基本概念。精確度指的是秤儀表上的讀數(shù)與秤上放置的實際重量的接近程度。秤的精確度通常根據(jù)公認的標(biāo)準(zhǔn)來衡量,比如 NIST 認證的校驗砝碼。
分辨率指的是數(shù)字秤能夠檢測到的小的重量變化。分辨率根據(jù)增量大小進行衡量,取決于稱重傳感器和數(shù)字儀表的功能。數(shù)字重量儀表可能能夠顯示非常小的增量,比如 0.01 磅 [5 克];但是這并不表
示系統(tǒng)的精確度達 0.01 磅 [5 克]。
圖 3-1 有助于您區(qū)分精確度和分辨率。即使儀表的分辨率為 0.01 磅 [0.005 千克],重量度數(shù)的精確度也
不能達到 0.32 磅 [0.145 千克]。分辨率取決于儀表的電子電路。現(xiàn)在的許多工業(yè)儀表都可以都可以將稱
重傳感器信號分為 1,000,000 個刻度,并且實際可以顯示 100,000 個刻度。顯示的分辨率取決于儀表的分配方式。但是顯示增量的大小不能使秤精確到該增量。
梅特勒-托利多有多少個稱重模塊?
可重復(fù)性指的是當(dāng)在秤上放置相同的重量時,稱能夠顯示相同的重量讀數(shù)。這在配料和填料應(yīng)用中尤
為重要,每一批都需要相同量的物料??芍貜?fù)性和精確度是緊密相關(guān)的。您所擁有的系統(tǒng)可重復(fù),卻
未必準(zhǔn)確;但是系統(tǒng)只有在可重復(fù)的情況下才能準(zhǔn)確。
以下因素會影響稱重模塊稱重系統(tǒng)的精確度和可重復(fù)性。稍候本手冊對其進行了詳細說明。
?環(huán)境因素:風(fēng)力、地震力、溫度、振動
?稱重模塊系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)
?料罐和容器設(shè)計
?管路設(shè)計(活動至固定連接)
?稱重傳感器和終端的質(zhì)量
?稱重傳感器總量程
?校準(zhǔn)
?操作 / 裝運因素
稱重模塊靜態(tài)與動態(tài)載荷
在為某個應(yīng)用程序選擇稱重模塊時,考慮如何為稱重模塊施加載荷非常重要。料罐、料斗、料倉以及容器上的大多數(shù)稱重模塊應(yīng)用都使用靜態(tài)載荷。如果是靜態(tài)載荷的話,則幾乎或者根本不會對稱重模塊產(chǎn)生剪切力。像輸送裝置、管架、機械秤轉(zhuǎn)換等應(yīng)用以及帶有高功率攪拌機和混合機的秤使用動態(tài)載荷。使用動態(tài)載荷,在將產(chǎn)品放在秤上或進行加工的過程中會將水平剪切力傳輸至稱重模塊。請參閱第 6 章“壓式稱重模塊”,了解稱重模塊懸掛的類型以及其應(yīng)用參數(shù)。
采用多少個稱重模塊?
對于現(xiàn)有安裝而言,稱重模塊的數(shù)量取決于現(xiàn)有支撐的數(shù)量。如果一個料罐有四個支架,那么您就需要使用四個稱重模塊。
而對于新的安裝而言,好選擇三點支撐系統(tǒng),因為其確保了在稱重模塊上分配正確的載荷。如果考慮風(fēng)、流體晃動或者地震載荷因素,那么料罐可能需要四個或四個以上的支撐來另外加固,防止其傾斜。
大多數(shù)的秤應(yīng)用都采用三個或者四個稱重模塊。梅特勒-托利多儀表可以計算四個、八個,甚至多的稱重模塊的輸出總和,但是出四個以后就很難達到平均分配重量以及調(diào)整移位。
要計算每個稱重模塊的必要量程,請用系統(tǒng)總量程除以支撐的數(shù)量??偭砍桃獞?yīng)用安全系數(shù),以防低估了重量或者重量分配不均。在第 6 章“壓式稱重模塊”和第 7 章“拉式稱重模塊”中講述了確定稱重模塊大小的程序。環(huán)境因素(如地震荷載和風(fēng)力荷載)也會影響應(yīng)用中稱重模塊的量程,請參見第 4 章“稱重模塊環(huán)境影響考慮因素”。
稱重模塊現(xiàn)場校準(zhǔn)
另外一個要考慮的要素就是如何校準(zhǔn)稱重模塊系統(tǒng)。如果您向現(xiàn)有料罐添加稱重模塊的話,可能需要改造料罐才能在上面懸掛合格的校驗砝碼。料罐至少要能夠支撐相當(dāng)于產(chǎn)品凈重(規(guī)定量程)的 20%的重量。第 8 章“稱重模塊系統(tǒng)校準(zhǔn)”中講述了一些現(xiàn)場校準(zhǔn)的方法。
料罐和容器設(shè)計
將出現(xiàn)料罐秤的精確度會受到料罐本身設(shè)計的影響。應(yīng)設(shè)計新的料罐,保證其在物料重量作用下不會嚴重彎曲,并且不會在滿載或空載的情況下出現(xiàn)壓力失衡。如果您要將現(xiàn)有料罐轉(zhuǎn)至秤上,您可能需要修改料罐來滿足這些要求。
壓式秤的穩(wěn)定性
稱重模塊旨在將負載準(zhǔn)確移至稱重傳感器,同時避免發(fā)生上一部分中所述的不必要的作用力。
是從 Centerlign(一種典型壓式稱重模塊)頂板的簡化橫截面圖。
頂板
搖桿銷
稱重傳感器
梅特勒托利多稱重模塊Centerlign 頂板的簡化橫截面
它顯示的是置于搖桿銷上的頂板,是將載荷移至稱重傳感器的工具。搖桿銷的上表面為球面半徑,這就是說頂板只有單點支撐,理論上應(yīng)為頂板的中心點。另外,稱重模塊必須具備允許頂板在發(fā)生熱膨脹和收縮時水平移動的機制,這種情況下,搖桿銷經(jīng)過 5-7 次傾斜,使頂板的支撐點水平移開中心點位置。前述狀況有兩個重要后果:
1.無法向頂板施加力矩來防止其轉(zhuǎn)出水平面之外。
2.頂板會自然轉(zhuǎn)出水平面之外。即使從上方向頂板*添加負載,下面的支撐點也會因為熱膨脹/收縮輕微偏離中心,這樣就會產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)動頂板的可能。這一情形會因為必然的制造和安裝容差而加重。
這些點對所有稱重模塊都適用,并且對壓式秤的設(shè)計師有很多啟示:
?一個單獨的壓式稱重模塊無法支撐一個秤,至少需要三個稱重模塊。在平面圖中,稱重模塊不能在一條直線上,三個稱重模塊必須安排成三角形,四個則要安排成正方形或矩形等。
?作用于稱重心的垂直重力應(yīng)始終在支撐點規(guī)定的稱重模塊頂板上的水平面范圍內(nèi);不得出這一范圍。換句話說,在正常的稱重狀況下一定會對稱重模塊產(chǎn)生一些向下的作用力。不能過任何稱重模塊的額定量程,因為可能會損壞稱重傳感器;理想狀況下重心應(yīng)在*位置,這樣所有的稱重模塊才能平均負載。
?請參見圖 5-8,稱重模塊必須夾在堅固的底座(下部)和堅固的秤結(jié)構(gòu)(下部)之間,以確保基座和頂板保持在水平面內(nèi)。底座可以是混凝土,也可以是鋼結(jié)構(gòu)。秤結(jié)構(gòu)可為鋼質(zhì)平臺,也可為料罐、料斗等,增加稱重模塊頂板的堅固性。如果料罐有支架,支架一定要牢固并且呈十字支撐,請參見下面的圖 5-15a 和 5-15b。
典型的秤配置(可看到 4 個稱重模塊中的 2 個)
?基板不能直接置于腳輪或車輪上,如圖 5-9 所示??梢灾谱靼赋?,但是車輪/腳輪與稱重模塊基板之間必須有堅固的架構(gòu)。
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