用起重机械安全标准来设计电子吊秤

作者：admin 时间：2018-12-22 17:20:16

用起重机械安全标准来设计电子吊秤
在工业中，安全是每一个企业重视的，在使用设备上都会考虑到设备安全的设计，我公司生产的电子吊秤充足考虑到起重机械安全标准来设计的。
1、电子吊秤设计
电子吊秤的机械设计可分为结构设计和强度设计，两者对安全都很重要。这里想就结构设计多说两句。电子吊秤的结构形式很多，本文也只能选择其中两种常见的形式加以分析比较。以传感器的受力方式来分：
第一类结构：传感器受拉力，例如使用 S 型传感器、LN 拉式传感器。
第二类结构：传感器受压力，例如使用扭环式传感器、轮辐式传感器。
在传感器受拉力的吊秤中，又可以分三种：
①采用通用型的 S 型传感器，即两端内螺纹的 S 型传感器，再通过上、下连接件分别连接卸扣和吊钩（上部也有直接连接吊环螺钉的）。多用于 10t 及以下量程。
②采用通用型的 LN 型拉式传感器，即两端外螺纹的 LN 型传感器，再通过上、下连接件分别连接卸扣和吊钩。多用于 1～50t 量程。
③整体式 S 型传感器和 LN 型拉式传感器，即取消上下螺纹，将上、下连接件和传感器做成一个整体，可以直接连接卸扣和吊钩。前两种结构都有螺纹连接承载全部载荷。我们知道，螺纹是机械连接中应用最为广泛的一种。可能是因为应用太普遍了，在当今科学技术迅猛发展的今天，人们往往自然地偏重高技术，象螺纹连接这类一般技术往往不被重视，忘记了这是应予特别注意的零部件，忽视了不少技术细节。螺纹是一种复杂的表面，影响其疲劳寿命的因素比较多，可靠性就比较低。具体到电子吊秤中，主要受力结构件的承载螺纹而言，可能的影响因素有：
①采用高强材料，缺口敏感性强。制造过程中材料的热处理，机械加工的表面粗糙度、圆角，乃至原材料中的杂质多少和形态都会对螺纹的寿命产生影响。
②拧紧力矩的控制不当，使螺纹受到过大的预紧力。
③由于连接件设计不当，或机械加工精度低，或使用不当，都有可能在使用中使螺纹受到偏心载荷，恶化螺纹的受力状况。同是传感器受拉力，采用通用型的 S 型传感器和 LN 传感器的设计，同是螺纹连接，其安全性也有所不同。
①笔者查阅了国内主要传感器厂家的产品样本，同样量程，S 型传感器的螺纹直径几乎都小于LN传感器的螺纹。这可能是因为通用型的S型传感器普遍采用的是内螺纹，传感器的厚度必须保证螺母的基本尺寸要求，但是传感器的厚度又不可能增加太大。
②S 型传感器与下连接件的连接通常采用的是紧螺纹连接，LN 传感器与上下连接件的连接都是松螺纹连接。在紧螺纹连接中，需要施加预紧力，无疑就减小了螺纹的有效载荷裕量。紧螺纹连接需要更大的安全系数才能保证安全，特别是不使用扭矩扳手控制预紧力的场合。
在电子吊秤中，S 型传感器连接通常是短螺纹连接。短螺纹连接还有应力幅值偏大的问题应该关注。
③由于传感器性能的需要，传感器的弹性元件硬度相对比较高。也就是说，S 型传感器上的内螺纹硬度比较高。这与通常要求螺母硬度低于螺杆硬度改善螺纹间的应力分布的要求相背，在一定程度上会降低螺纹连接的疲劳寿命。
正是考虑到螺纹连接的缺点，有些厂家设计了专用的整体式的 S 型传感器、整体式LN 型拉式传感器，取消了螺纹连接，在一定程度上提高了安全性。
上述第一类结构的三种设计还有一个共同的特点，就是整个系统的安全性不可能高于传感器自身的安全系数。虽然理论上也可以另外设计过载保护结构，但是由于成本将大大增加，事实上采用的很少。而传感器作为信号源，为了保证测量准确度又不允许灵敏度太低，这就限制了传感器的安全系数不可能太高。
在第二类结构中，选用扭环式传感器或轮辐式传感器，利用反向器实现和卸扣、吊钩的连接。多用于 20t 及以上量程。
与第一类结构相比，第二类结构有三个优点：
一是承载环节没有采用螺纹连接，而是只有轴销连接，结构的可靠性和安全性相对要好不少。二是反向器可以采用起重机械安全标准推荐的低合金钢材料。这类材料有较大的延伸率，较好的抗冲击性能。
三是反向器可以设计更大的安全系数，即使传感器过载损坏时，机械系统仍可以是安全的。有些教科书中称之为无限寿命设计。可以说，这是电子吊秤最安全的机械结构。 以上仅仅是针对当前市场上的常见产品结构所做的分析比较，实际情况当然要复杂一些。即使采用同样的传感器，实际连接可以不止一种设计。比如通过球铰或通过十字轴销过渡再连接吊钩，可以减小连接螺纹可能受到的弯矩，提高了安全水平。

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