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電子地磅稱臺衡儀器儀表有限公司-上海
主營產(chǎn)品： 超大稱量電子天平,高精度電子計(jì)重秤,電子計(jì)重臺秤,電子計(jì)價(jià)臺秤,電子分析天平 |
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2011-9-30
【摘 要】 本文對偏載的機(jī)理做了詳細(xì)分析，并提出了有理論依據(jù)的偏載的數(shù)字
模型，提出了“承載器受力分配系數(shù)”的概念。
【關(guān)鍵詞】 偏載（角差） 靜不定 承載器受力分配系數(shù) 數(shù)字偏差調(diào)節(jié)
一、前言
偏載對于衡器是一項(xiàng)重要的計(jì)量指標(biāo)，只有達(dá)到該衡器允許的偏載檢定誤差，才能保證
該衡器在稱量不均勻載荷或載荷置于承載器不同位置時(shí)，具有一致的準(zhǔn)確示值。
有關(guān)偏載的機(jī)理卻幾乎未見有文章分析和討論。特別是在安裝和調(diào)試中，對偏載的調(diào)整
具有很大的盲目性。大多是通過對傳感器靈敏度或輸出阻抗的調(diào)整，欲使偏載的誤差滿足允
差的要求。但過份依靠調(diào)節(jié)電氣，即對傳感器橋壓或輸出阻抗的調(diào)節(jié)，從原理上講是不對的，
我試圖通過對汽車衡器偏載機(jī)理的分析對這個(gè)不太為大家關(guān)注的問題做一些討論。
二、四支承衡器
絕大多數(shù)大型衡器均具有四個(gè)支承。我們首先討論這種衡器的“理想”情況。假定四個(gè)支
承點(diǎn)在同一水平、且為點(diǎn)支承，承載器為矩形光滑理想平面，與支承點(diǎn)的接觸為無形變的理
想鋼性，與支承點(diǎn)間無摩擦力。為了確定四個(gè)支承點(diǎn)的受力大小，我們可得到兩兩力矩平衡
的兩個(gè)方程和一個(gè)四力合成等于總受力的方程。由于具有四個(gè)未知數(shù)，而只有三個(gè)聯(lián)立方程
式，因此不可能求出各支承的受力大小。這在力學(xué)中稱為“靜不定”系統(tǒng)。這種狀態(tài)在現(xiàn)實(shí)中
很難生存，只要支承點(diǎn)的稍微變動(dòng)或有微小的干擾力存在，均會使原來的狀態(tài)發(fā)生改變，甚
至*脫離支承。
在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，承載器與支承間的接觸存在彈性形變，其間也存在摩擦力。我曾證明過（文
章在“衡器”雜志上發(fā)表過），在實(shí)際中這樣的結(jié)構(gòu)可處于“穩(wěn)定狀態(tài)”。但仍屬于“靜不定”平
衡，還是不能用數(shù)學(xué)方法求出四個(gè)支點(diǎn)的受力大小。
三、汽車衡
汽車衡是四支承衡器中，是zui常見和zui典型的大型衡器。汽車衡不僅承載器（秤橋）的
尺寸很大，稱量可達(dá)一、二百噸，且準(zhǔn)確度高，在稱量時(shí)載荷分布很不均勻。用它作為分析
對象具有典型和實(shí)用意義。
前面分析過一臺實(shí)際使用的汽車衡，由力學(xué)的觀點(diǎn)來講，它是一個(gè)“靜不定”系統(tǒng)，但是
這個(gè)稱重裝置必須是處于“穩(wěn)定狀態(tài)”。這里所指的“穩(wěn)定狀態(tài)”是這樣的定義的：一經(jīng)承載器
與支承安裝完畢后，四個(gè)支承點(diǎn)的受力分配狀態(tài)不再會發(fā)生改變，無論將載荷放置在承載器
的任何位置和卸載后，承載器仍始終保持空載時(shí)的受力分配，作為一臺衡器這是必要且充分
的前提。
一臺理想狀態(tài)的汽車衡，當(dāng)載荷置于承載器的幾何中心位置時(shí)，四個(gè)支點(diǎn)處傳感器的受
力相當(dāng)，各點(diǎn)載荷重量為總載荷重量的四分之一，而且此時(shí)將該載荷置承載器的任何位置時(shí)，
所顯示載荷的重量是*相同。在此我們定義一個(gè)名詞：“承載器受力分配系數(shù)”，即在承載
器的幾何中心位置加載時(shí)，四支點(diǎn)處受力大小的比值。在上述理想情況，四支點(diǎn)受力相等，
分配系數(shù)均為 1，即[1、1、1、1]此時(shí)該衡器的偏載誤差為零。對于有偏載誤差的衡器四支點(diǎn)上的受力不相等，承載器的重量分配系數(shù)也不相等。假設(shè)汽車衡上四支傳感器的受力分別
為FA、FB、FC和FD（參看圖 1），分配系數(shù)為：kA、kB、kC、kD。在載荷置于承載器的幾何中心
位置時(shí)，載荷對四支點(diǎn)的加載均相等，且為載荷總重量的四分之一，即
WA=WB=WC=WD=
4
1
W。此時(shí)有：
FA+FB+FC+FD=kAWA+kBWB+kCWC+kDWD
=1· 4
W +1· 4
W +1· 4
W +1· 4
W =W
根據(jù) OIML R76 建議，對衡器進(jìn)行偏載試驗(yàn)時(shí)，載荷是置于衡器第 1 象限（A區(qū)）
矩形的中心“P”處。 （參看圖 1） 。并依次在其余三象限進(jìn)行相同的試驗(yàn)，以確定衡器的偏載
誤差。
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