淺談緩沖電子地磅設計
緩沖電子地磅設計
起重設備吊運貨物放置到電子秤上稱量時,往往會對電子秤附加一定的沖擊載荷,這個沖擊載荷將嚴重影響電子秤特別是稱重傳感器的使用壽命。為了降低沖擊載荷對稱重傳感器的破壞性,就需要在電子秤的承載結構中增加緩沖器以吸收沖擊載荷。本文詳細介紹了緩沖電子地磅的結構特點和對緩沖器的選擇等
起重設備吊運貨物放置到電子秤上稱量時，往往會對電子秤附加一定的沖擊載荷，特別是貨物質量較大時，附加的沖擊載荷就更大，這個沖擊載荷將嚴重影響電子秤特別是稱重傳感器的使用壽命。為了降低沖擊載荷對稱重傳感器的破壞性，就需要在電子秤的承載結構中增加緩沖器以吸收沖擊載荷，我們把具有緩沖器的電子秤稱為緩沖秤。
緩沖電子地磅主要應用于鋼鐵、有色等冶煉行業，對高溫液態金屬進行稱量，或對其半成品及成品進行稱量，如對鋼水包、鋁水包、鋼錠、鋁錠、線材捆、鋼材卷等稱量。另外，對各種大宗貨物的稱量也經常用到緩沖秤。
1 緩沖電子磅的結構特點
如圖1 所示，緩沖秤通常采用雙層秤臺結構，上下秤臺之間設置有緩沖器，緩沖器一般采用螺旋壓縮彈簧或聚氨酯，并被施加一定的預緊力。對緩沖秤加載或卸載時，緩沖器將壓縮或伸長，上秤臺會有一定的垂直位移，所以要在上下秤臺之間設置導向裝置。另外，為防止側向力對秤臺整體造成水平位移，必須在底框上設置水平限位裝置。
2緩沖秤的工作機制
質量為m的貨物以速度 v 落在秤體上，沖擊作用時間為t，根據動量定律：
貨物對秤體的沖擊力：F=mv/t
可見，要削弱貨物對秤體的沖擊力F，只需延長作用時間t。我們在緩沖秤上加裝緩沖器的目的就是為了延長貨物對秤體的作用時間。下面讓我們來看一下緩沖秤的工作機制。
貨物帶有一定的速度落在緩沖秤上，下落的沖擊力直接作用在上秤臺，上秤臺通過自身的彈性變形吸收一部分沖擊力，同時，將沖擊力傳遞給上秤臺和下秤臺之間的緩沖器，緩沖器發生彈性變形，將貨物的重力勢能轉化為自身的彈性勢能，大大延長了貨物對秤體的沖擊作用時間，從而使下秤臺傳遞給稱重傳感器的沖擊力有了實質性的削減，保護稱重傳感器免受沖擊力的破壞，隨后緩沖器將存儲的彈性勢能通過自由衰減振動的形式釋放出來。
3 緩沖器的選擇
不同類型的緩沖器有著不同的性能特點和不同環境適用性，而且緩沖器的選擇決定著周邊緩沖裝置的結構形式，所以緩沖器的選擇是緩沖秤設計的核心。
3.1 螺旋壓縮彈簧緩沖器
螺旋壓縮彈簧剛度穩定，壓縮曲線成線性，結構簡單，安裝維護方便，能在高溫環境下使用，是緩沖秤的緩沖器。但是，單只螺旋壓縮彈簧的緩沖力有限，一般須由幾只彈簧組成的彈簧組使用，同等緩沖力下，螺旋壓縮彈簧緩沖器的體積較大，需要占用較大的安裝空間。因此，螺旋壓縮彈簧緩沖器且一般應用于小噸位或高溫環境下的緩沖秤。
3.2聚氨酯緩沖器
聚氨酯緩沖器是一種聚氨酯彈性體制品，它利用聚氨酯材料特殊的微孔氣泡結構來吸收能量，起到緩沖作用，在受沖擊的過程中相當于一個帶有多氣囊阻尼的彈簧。聚氨酯緩沖器質量輕、耐沖擊、抗壓性能好、耐腐蝕、化學穩定性好、安裝維護方便、且在緩沖過程中無噪音、無火花。聚氨酯緩沖器的優勢在于吸收率高、性能穩定，在高頻變載荷沖擊下，能保持穩定的緩沖性能。目前市場上的聚氨酯緩沖器已經規格化、系列化，購買更換很方便。聚氨酯緩沖器劣勢在于不適于高溫場合，只能在常溫場合使用;可使用的緩沖力范圍小，一般僅使用壓縮曲線中線性較好的那一部分;長時間負荷情況下，恢復性不好，并可能產生*形變。因此，聚氨酯緩沖器一般應用于常溫環境下，承受高頻變載荷沖擊的中小噸位緩沖秤。
3.3碟形彈簧緩沖器
碟形彈簧是用金屬板料或鍛壓坯料制成的截錐形截面的墊圈式彈簧。其特點是剛度大，緩沖吸振能力強，能以小變形承受大載荷;具有變剛性特性，具有很廣范圍的非線性特性;同樣的碟形彈簧采用不同的組合方式，能使彈簧特性在很大范圍內變化;可采用對合、疊合或復合的方式得到不同厚度、不同片數的彈簧組合，從而使碟形彈簧具有不同的特性曲線。碟形彈簧雖然具有行程短、負荷能力強、外形尺寸小、安全性高、使用壽命長、安裝維護方便等優點，但其價位較高，同等緩沖力情況下，由碟形彈簧組成的緩沖器價位是由螺旋壓縮彈簧組成的緩沖器價位的三倍以上。因此，碟形彈簧緩沖器主要應用于大噸位且對秤體高度要求嚴格的緩沖秤或結構緊湊的緩沖秤。
4 導向和連接裝置
由于緩沖電子地磅是雙層秤臺結構，上下秤臺之間設置有緩沖器，所以在加載和卸載過程中，上秤臺會有一定的垂直位移，位移的大小與緩沖器的剛度和預緊力有關，所以必須在上下秤臺之間設計導向和連接裝置，導向裝置限制上下秤臺的水平錯位，連接裝置使上下秤臺連成一體，且可對緩沖器施加預緊力。導向和連接裝置與緩沖器集中設計在一起，這樣能使秤體結構更緊湊，整體更美觀。
