液壓加卸載裝置如何用于衡器
時(shí)間：2015-08-11 09:57:55 作者：qicheheng
液壓加卸載裝置用于衡器靜態(tài)計(jì)量檢測的探討
1衡器的定義、結(jié)構(gòu)、用途衡器是一種通過作用于物體上的重力來確定該物體質(zhì)量的計(jì)量器具，是計(jì)量器具的一個(gè)重要組成部分。主要由承載器、機(jī)械傳力裝置和示值指示裝置三部分組成，按結(jié)構(gòu)原理可分為機(jī)械衡器、電子衡器和機(jī)電結(jié)合衡器三大類，目前電子衡器應(yīng)用最為廣泛，主要用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)科研及醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)。
2大型衡器的靜態(tài)計(jì)量性能檢測方法及存在的問題大型衡器的靜態(tài)計(jì)量性能檢測主要采用砝碼法，即使用砝碼檢測被檢衡器的靜態(tài)計(jì)量性能使用的砝碼的誤差必須是被檢衡器相應(yīng)秤量值最大允許誤差的1／3。在對(duì)大型衡器進(jìn)行檢測時(shí)，要使用幾十噸，甚至上百噸的砝碼，這種方法存在以下缺點(diǎn)。
2．1需要設(shè)備多，檢測成本高。采用砝碼法對(duì)大型衡器進(jìn)行靜態(tài)計(jì)量性能檢測時(shí)，需要運(yùn)送一定數(shù)量的砝碼到檢測現(xiàn)場，通常為幾十噸甚至上百噸；在檢測過程中還要配備起吊設(shè)備，用于起吊、移動(dòng)砝碼到指定位置；檢測結(jié)束后，再由車輛將砝碼運(yùn)送回存放地點(diǎn)。檢測過程中需要砝碼運(yùn)輸車輛、起吊設(shè)備配合，檢測成本很高。
2．2配合人員多，工作效率低。為保障檢測工作的順利進(jìn)行，檢測現(xiàn)場除了檢測人員，還要配備一定數(shù)量的車輛駕駛?cè)藛T、起吊設(shè)備操作人員、現(xiàn)場安全維護(hù)人員。檢測過程需要協(xié)調(diào)不同單位、不同職責(zé)的人員共同完成檢測工作，所以工作效率較低。
2.3檢測時(shí)間長、與實(shí)際使用情況差異大。對(duì)一臺(tái)30t電子汽車衡進(jìn)行檢定時(shí)，按照規(guī)程的要求需要加載至最大秤量30t的砝碼，然后再卸載至零點(diǎn)，該項(xiàng)試驗(yàn)至少需要耗時(shí)約三個(gè)小時(shí)。而實(shí)際使用時(shí)，汽車行駛到秤臺(tái)上進(jìn)行稱重，然后駛離秤臺(tái)的整個(gè)稱量過程不會(huì)超過三分鐘。由于檢測過程中需要頻繁起吊裝卸砝碼，導(dǎo)致整個(gè)檢測過程耗時(shí)太長，檢測過程與實(shí)際使用情況相差較大，無法準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)被檢衡器的靜態(tài)計(jì)量性能。
2．4工作強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高。檢測過程中需要長時(shí)間起吊裝卸砝碼，并將砝碼堆疊在承載器上的指定區(qū)域，檢測工作強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高，極易出現(xiàn)安全事故。
3可用于衡器靜態(tài)計(jì)量性能檢測的液壓加卸載裝置液壓加卸載檢測裝置是一種基于疊加機(jī)原理的檢測裝置，能夠用于對(duì)大型衡器進(jìn)行靜態(tài)計(jì)量性能檢測，主要由液壓加載壓力源、加載控制裝置、主加載缸、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、壓力變送及顯示儀表和導(dǎo)力支架等幾部分組成。該裝置不僅能夠按照規(guī)程的要求對(duì)大型衡器進(jìn)行靜態(tài)計(jì)量性能檢測，還能夠有效解決使用砝碼法檢測的缺點(diǎn)，具有準(zhǔn)確高效、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。
3．1工作原理力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是力學(xué)計(jì)量中對(duì)力傳感器、測力儀等進(jìn)行檢測的計(jì)量設(shè)備，疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是應(yīng)用最廣泛一種力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是用比被檢測力儀準(zhǔn)確度高的測力儀作為標(biāo)準(zhǔn)，與被檢測力儀串聯(lián)，以液壓方式或機(jī)械方式施加負(fù)荷，進(jìn)行比較測量，來確定被檢測力儀計(jì)量特性的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)工作時(shí)，力發(fā)生器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被檢測力儀(或傳感器)同時(shí)加載，由于兩者采用串聯(lián)聯(lián)接，承受同一載荷。載荷大小由標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出決定，當(dāng)輸出達(dá)到用高一級(jí)測力儀或測力機(jī)標(biāo)定的定度值時(shí)，所施加的載荷為標(biāo)準(zhǔn)力值，穩(wěn)定該力值，記錄下被測力儀的輸出。逐級(jí)加載和卸載，完成對(duì)被檢測力儀的檢測。液壓加卸載檢測裝置基于疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的原理，在液壓加載缸和被測衡器之間串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)傳感器，形成疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)結(jié)構(gòu)。通過控制系統(tǒng)對(duì)液壓加載缸的加載壓力進(jìn)行精確控制，利用反力架或恒定載荷獲得反作用力，產(chǎn)生施加于被測衡器上的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)載荷，施加于被測衡器上的載荷與液壓加卸載檢測裝置的標(biāo)準(zhǔn)傳感器所受載荷完全相同。該標(biāo)準(zhǔn)傳感器即為標(biāo)準(zhǔn)輸出，通過示值比較可直接對(duì)被測衡器進(jìn)行靜態(tài)計(jì)量性能檢測。
3．2技術(shù)難點(diǎn)為了獲得穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)載荷，就必須對(duì)液壓加卸載檢測裝置中液壓加載缸的加載壓力進(jìn)行精確控制。雖然采用液壓控制加載是目前疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)常用的加載控制方式，尤其對(duì)大載荷力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)更為適用。然而，由于液壓系統(tǒng)的固有特性和受到加載系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)影響，單純依靠液壓控制實(shí)現(xiàn)高精度加載并非易事。在液壓系統(tǒng)密封良好情況下，由于液壓介質(zhì)自身的粘性、可壓縮性等特性影響，停止加載或卸載后，系統(tǒng)內(nèi)的壓力還會(huì)發(fā)生大幅度變化；持續(xù)慢速加／卸載時(shí)，由于機(jī)械摩擦和壓力傳遞滯后，會(huì)出現(xiàn)在停止瞬間壓力保持不變，而后突然快速變化的特點(diǎn)；此外，環(huán)境條件的變化，尤其是溫度的變化、空氣的強(qiáng)烈對(duì)流、地面及設(shè)備的震動(dòng)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性的影響都不可忽視。這些環(huán)境因素的變化是不可預(yù)估的，而且影響程度尚無可利用的量化指標(biāo)。因此，要單純依靠液壓控制達(dá)到較高的加載精度和載荷穩(wěn)定度，其難點(diǎn)很多，歸納起來主要有以下幾點(diǎn)。
3．2．1控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型難以建立。由于影響液壓系統(tǒng)的因素有許多，如溫度的影響、空氣對(duì)流的影響、粘度的影響、液壓油可壓縮性的影響、液壓系統(tǒng)微泄漏的影響，還有機(jī)械摩擦的影響等，而且壓力系統(tǒng)遲滯較大，這些都不利于建立一個(gè)有效的數(shù)學(xué)模型。
3．2．2不同壓力下，液壓介質(zhì)壓縮系數(shù)不同，致使同樣壓力值變化，液壓介質(zhì)壓縮量不同。壓力越高，壓縮量越小，致使同樣的加載頻率在大載荷下引起的力值變化比小載荷下要快。
3．2．3不同的檢測對(duì)象，其剛度和額定變形量差別很大。不同型號(hào)傳感器，在相同載荷點(diǎn)的變形量可能相差很大。在施加同樣載荷的過程中，加載油缸活塞要有不同的位移量，從而對(duì)加載準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，要保證控制系統(tǒng)對(duì)具有不同剛度和變形量的被測對(duì)象的適應(yīng)性，就必須考慮被測對(duì)象的剛度和傳感器的變形量的影響。
3．2．4控制系統(tǒng)必須能適應(yīng)環(huán)境變化及油路輕微泄漏的影響，即對(duì)控制參數(shù)具有自修正能力，以減小時(shí)滯，使系統(tǒng)能夠快速反應(yīng)，避免加載載荷在某一非被測點(diǎn)停滯不動(dòng)。
3.3技術(shù)方案閉環(huán)控制系統(tǒng)是基于反饋原理建立的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是由信號(hào)正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)系統(tǒng)輸出的變化進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)輸出與設(shè)定值之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。液壓加卸載檢測裝置利用串聯(lián)在加載液壓缸和被測衡器之間的標(biāo)準(zhǔn)傳感器作為反饋元件，將傳感器的輸出作為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定性的加載載荷閉環(huán)控制信號(hào)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)載荷實(shí)現(xiàn)閉環(huán)動(dòng)態(tài)控制。這樣便可利用閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制特性抑制閉環(huán)內(nèi)的各種干擾因素，如液壓油粘度的影響、可壓縮性的影響、液壓系統(tǒng)微泄漏、測量系統(tǒng)的剛度變化等，大大提高加載的穩(wěn)定性。液壓加卸載檢測裝置要滿足檢測衡器所需的加載精度，僅有高精度的力傳感器還不夠，還要有高分辨率的壓力控制手段才能實(shí)現(xiàn)。常用的方法是利用液壓系統(tǒng)中的壓力控制閥直接對(duì)加載壓力進(jìn)行控制，如采用高精度的電液比例閥或電液伺服閥。然而，一般商用的電液伺服控制閥不僅價(jià)格昂貴，而且控制精度難以滿足要求。采用微流量間接控制加載壓力的閉環(huán)控制方法，可以保證加載精度。在液壓加卸載檢測裝置中增加一個(gè)微動(dòng)伺服缸，通過高精度伺服電機(jī)和大速比減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)微動(dòng)伺服缸工作，由控制系統(tǒng)根據(jù)加載壓力誤差精確控制微動(dòng)伺服缸的位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)加載缸的高精度微流量控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)加載缸的高精度加載控制。
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