固定式電子衡器承載力變形量測試的力原理探析

2018年02月06日 10:05上海亞津電子科技有限公司點擊量：1276

　　1 概述

　　GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》標(biāo)準(zhǔn)自2009年9月1日實施以來，較以前相比zui大之變化就是加入了承載力變形量測試的新內(nèi)容。該標(biāo)準(zhǔn)實施至今，對制造大型固定式衡器的生產(chǎn)廠商提出了更為細(xì)致和具體的要求，其中zui為重要的一點就是對于制造大型固定式衡器的鋼材的選材提出更為規(guī)范嚴(yán)格的要求;因為在型式評價試驗中，根據(jù)承載力變形量測試規(guī)定的試驗方法和試驗結(jié)論，鋼材的選材有著至關(guān)重要的作用。

　　2 衡器承臺鋼材工作性質(zhì)

　　強度、塑性、韌性以及硬度等指標(biāo)是衡量衡器承臺鋼材本身的金屬特性的重要內(nèi)容。

　　2.1 強度

　　強度是鋼材力學(xué)性質(zhì)的主要檢驗指標(biāo)。鋼材在靜力載荷作用下產(chǎn)生形變，材料抵抗能力開始喪失，并產(chǎn)生塑性變形應(yīng)力;當(dāng)衡器承臺鋼材本身實際載荷達(dá)到鋼材的屈服強度點時，材料本身將產(chǎn)生不可恢復(fù)的*性形變。強度在材料力學(xué)中用[σ]表示，單位是MPa。

　　理解衡器承臺鋼材強度的性質(zhì)，對現(xiàn)實的生產(chǎn)過程有著很現(xiàn)實的意義。

　　2.2 彈性模量

　　彈性是承載力變形量測試中關(guān)注的重點。衡器承臺鋼材在靜力載荷作用下，鋼材本身應(yīng)力和應(yīng)變發(fā)生了變化，試驗中產(chǎn)生形變特性的性質(zhì)稱為彈性。在此形變階段鋼材產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變的比值即為彈性模量[E]，單位是MPa;公式為：

　　[E=σε] ([ε]——應(yīng)變)

　　彈性模量是衡量承臺鋼材抵抗變形能力的重要指標(biāo)，有著重要的意義。[E]越大，使其產(chǎn)生一定量彈性形變的應(yīng)力值越大;在工業(yè)生產(chǎn)中所涉及到的域，彈性模量[E]反映鋼材的強度，是鋼材在受力條件下計算衡器承臺結(jié)構(gòu)變形的重要指標(biāo)。在制造衡器承臺時常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼材Q235B的彈性模量[E]=(2.0～2.1)×105MPa。

　　2.3 截面軸慣性矩

　　鋼材慣性矩是一個幾何量，通常被用作描述鋼材截面抵抗彎曲的性質(zhì)。在GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》用[J]表示;慣性矩的單位為(m4)。即面積二次矩，也稱面積慣性矩。

　　對于制造大型衡器的結(jié)構(gòu)不同，使用的鋼材類型結(jié)構(gòu)也是千差萬別，所以鋼材截面軸慣性矩也不盡相同，見圖1。

　　3 標(biāo)準(zhǔn)的要求

　　GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》標(biāo)準(zhǔn)中的條款中指出：在現(xiàn)場測試或樣機試驗時，需要先查閱產(chǎn)品隨機文件，并且了解該測試樣機在加載相應(yīng)重量載荷后的變形量值。

　　然后使用規(guī)定相應(yīng)重量的載荷加載至單節(jié)承載器的中部，長度符合加載區(qū)域規(guī)定，寬度與承載器同寬(見圖2)，將置于單節(jié)承載器中部的高度游標(biāo)尺或百分表測量出此時的單節(jié)承載器的變形量，按單節(jié)承載器的尺寸計算出相對變形。

　　變形量的計算公式如下：

　　[fmax=qcl3384EJ(8-4γ2+γ3)]

　　其中：[q]——局部單位長度上的平均載荷;[c]——局部單位長度;[l]——單節(jié)承載器兩支撐點間距;[γ]——[cl];[E]——彈性模量;[J]——截面軸慣性矩。

　　剛度的計算公式為：剛度=[fmaxl≤1800]或[1600]，根據(jù)表1可以得出承載器的變形量試驗是否合格。

　　4 結(jié)論

　　對于成型的固定式電子衡器，在試驗過程中，彈性模量[E]和截面軸慣性矩[J]為衡器使用鋼材本身材料屬性，其他量均為衡器本身和試驗要求固定值。

　　從公式中不難看出，彈性模量[E]和截面軸慣性矩是從選材本身決定變形量[J]的重要依據(jù)，所以對于大型固定式衡器的生產(chǎn)廠商提出了更為細(xì)致和具體的要求，包括：(1)充分理解GB/T 7723-2008《固定式電子衡器》中的條款;(2)對于制造衡器鋼材的選擇;(3)滿足型式評價對于固定式電子衡器的技術(shù)要求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]GB/T 7723-2008 固定式電子衡器[S].

　　[2]聶毓琴，孟廣偉.材料力學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

　　[3]張悅，吳曉杰.鋼結(jié)構(gòu)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2016.

　　作者簡介

　　王寶臣，專科，助理工程師，主要從事衡器檢定研究工作。

　　劉旭，本科，助理工程師，主要從事衡器檢定研究工作。

　　作者：王寶臣劉旭來源：品牌與標(biāo)準(zhǔn)化 2017年4期

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