轎車多頭稱重機設計方案原理與組成

作者：Smartweigh多頭配重器

電子地磅是基於應變力測量的基本原理。應變片貼附在多頭秤的聚氨酯彈性體上，構成惠斯登電橋。空載時，電橋電路處於平衡狀態，輸出電壓為零。當聚氨酯彈性體承受負載時，由於每個應變片都會產生與負載成正比的應變力，因此可以透過輸出電壓測量附加負載的大小。

在稱重平台下方直接安裝多個多頭秤，將多條感知器電纜串聯連接到接線端子，然後用一條電纜連接到儀錶板。當車輛駛上稱重平台時，稱重平台將力傳遞給每個多頭秤，多頭秤改變應變力橋電路中的電阻，導致輸出電壓變化，即輸出電訊號。此電訊號傳送到儀表板，經過數位濾波、線型放大、A/D轉換和CPU解析後，最終顯示稱重數值。除了基本結構外，電子地磅還可以根據儀錶板連接到其他電氣設備，例如微型電腦、影印機、大螢幕顯示器等。為了維護儀錶板並確保稱重數據資訊不易因斷電而丟失，它可以配備UPS不間斷電源、可調穩壓電源等機械設備，方便系統軟體更可靠地運行。

2.2 基本結構及技術特色介紹 電子平台秤主要由四部分組成：稱重平台、多頭秤、儀錶板和主機。 2.2.1 稱重平台 2.2.1.1 秤體結構電子地磅採用模組化設計的稱重平台，透過組合不同的控制模組，可以組裝成各種規格和型號的電子汽車秤；電子汽車秤稱重平台的整體結構採用無後蓋設計，表面沒有主題活動後蓋，避免了後蓋錨栓生鏽和易斷裂的缺陷，整體外觀設計獨特；體重計的傳感器支撐點與軸承點重疊，這樣軸荷引起的旋轉扭矩為零，稱重平台受力後重心更加穩定；電子汽車秤的限位開關採用外掛式，安裝在電子汽車秤的兩側，便於觀察電子汽車秤的限位開關狀態。檢查位置開關狀態，及時處理因限位開關設備鬆脫、卡滯等原因導致的電子汽車秤測量和驗證誤差等問題。電子汽車秤平台的發展趨勢 歷史時期 天興公司生產的電子地磅平台結構為箱型結構，採用厚鋼板及圓鋼經電焊焊接而成。縱觀歷史發展趨勢，電子汽車秤平台結構整體經歷了三代發展演變。

1980年代末期生產的第一代電子汽車衡由鋼條搭接的1、2、3三個稱重平台組成。隨著經濟發展趨勢和運輸車輛類型的變化，其主要缺陷在於大型貨車的左右稱重平台容易導致第一段稱重平台的一端翹起，進而損壞感測器。針對第一代電子汽車衡的缺陷，1990年代中後期設計研發了第二代電子汽車衡，並於1998年被國家經濟委員會評為國家級新產品。第二代產品採用中央稱重平台作為主稱重平台，兩側的輔助稱重平台分別與主稱重平台連接，從而解決了稱重平台一端翹起的問題。

第二代電子汽車秤產品也廣泛應用於煤炭、電力、冶金、港口、礦場等各領域的關鍵稱重測量驗證機械設備。眾所周知，隨著車輛數量的不斷增長，第二代電子汽車秤的應用用戶在實際應用中也發現了一些問題並回饋給用戶。例如，電子汽車秤檯面後蓋板的錨栓容易生鏽並觸地；腳踏螺栓的頭部被磨平，維護時不易拆卸；電子汽車秤的限位開關是內置的，因此在日常使用中不易觀察和排除故障；秤台之間的縫隙容易漏煙漏塵，且容易在秤台底部長期沉積，從而影響汽車秤的稱重。此外，由於缺乏標準化和通用化層面的合理規劃，也不利於加工過程中的大規模批量生產。

針對第二代電子汽車秤存在的一些問題，本公司於2003年研發設計了第三代模組化電子平台秤。第三代模組化電子平台秤採用模組化設計，並融合了標準化、通用化和參數化的設計概念，能夠充分滿足客戶的應用需求。其主要特點如下：a. 模組化設計，標準化和整合設計方案：第三代模組化電子平台秤由5米、6米和7米三個長短不同的結構組裝而成。例如，一台15公尺長的電子汽車秤由5公尺+5公尺+5公尺的三個秤重平台組成。

b.參數化建模：參數化建模整體應用於電子地磅的模組化設計，例如：SCS-100/80系列產品模組化設計的電子地磅，長度為10-21米的，在總圖紙中體現為兩張工程圖；長度為10、12、14公尺（兩段式稱重平台）的，體現在一張專案圖中；長度為15、16、18、21公尺（三段式稱重平台）的，也反映在一張專案圖中。電子汽車秤的性能參數包括電子汽車秤的型號規格、箱體檯面規格（長×寬）、基礎圖編號和稱重平台圖編號。 L1、L2和W分別表示感測器的距離，基礎圖也是如此。

現階段，所有模組化設計的電子地磅均已完成參數化建模（見圖2-3）。 c. 無蓋板結構設計方案：根據目前國內競爭對手生產的電子平台秤的情況，天興是唯一保證採用無後蓋板設計方案的廠商。稱重平台表面為一體成型平板，沒有開口，徹底消除了後蓋板容易生鏽、錨栓易斷裂等缺陷。

本產品的國家專利號為ZL02269296.7。 d. 稱重平台的支點與承重支撐點重合：即稱重平台的扭矩臂為零，不存在稱重平台一端翹起的可能性，因此稱重平台受力後更加穩定。 e. 限位開關裝置採用外掛式：方便在正常使用和維護過程中進行即時檢查，可有效避免因限位開關卡住而導致的稱重誤差。

（施工過程中，減少了原限位開關的二次灌溉量，節省了服務項目人員相互協作和現場服務項目的時間，即提高了效率。）f. 稱重平台之間的間隙可在0~3mm範圍內調節，可合理防止煙塵從間隙落入秤台觀眾席。 g. 稱重平台之間的連接地腳螺栓改為外側安裝，解決了原先中間連接地腳螺栓因室內空間狹小而難以現場安裝擰緊的問題。

第三代電子汽車秤自2002年起全面投入生產製造，並因其自身的創新和優勢被眾多客戶採用，逐步取代了第二代電子汽車秤產品。 2.2.1.2 防污功能 模組化設計 電子平台秤產品在秤體兩側及周圍均採用防污設計，確保所有正常的測量和驗證功能，有效防止灰塵和污垢進入秤體底部。在秤體的前後左右兩側加裝安全減震橡膠墊和高耐磨皮帶。高耐磨皮帶鋪設在秤台和底座之間，完全覆蓋秤台與底座之間的縫隙；高耐磨皮帶鋪設在底座末端，並用安全減震橡膠墊壓緊，然後根據膨脹螺栓固定在混凝土底座上。安全減震橡膠墊可以降低每小時的運轉速度，減輕對秤體的衝擊，確保安全。駕駛。

電子汽車秤秤體兩側與底座之間的縫隙經過特殊設計。 「T」型橡膠製品用於防污，不同系列產品具有不同的整體寬度和厚度。 「T」型橡膠製品可用於各種縫隙的密封。安全減震橡膠墊、耐磨橡膠片和T型橡膠製品均可輕鬆安裝和更換。 2.2.1.3 地面防滑特性的模組化設計 電子平台秤採用獨特合理的地面防滑設計方案，即在輪軸下方透過間焊和塞焊方式直接鋪設一層δ4優質花紋鋼板，形成地面防滑結構，確保車輛安全通行，避免雨雪天氣下車輛上部重心偏移的情況。

地面上的防滑花紋鋼板經打磨後可輕鬆拆卸，並可再次拆卸更換。穩定的地面防滑效果提高了稱重平台的使用壽命。 2.2.1.4 模組化防腐設計 電子平台秤商品稱重平台的原料採用優質熱軋鋼板，其成分和物理性能符合GB700-88《普通碳素結構鋼技術條件》的要求。

所有鋼材表面在加工前均需進行噴丸除鏽等預處理，以去除不銹鋼板表面的氧化皮、鏽跡及污垢，防銹處理應符合GB8923-88《鋼材表面腐蝕等級及塗裝前除鏽等級》Sa2.5級標準。所有原料預處理完畢後，立即塗上一層環氧富鋅底漆，然後在整機出廠前塗上環氧富鋅底漆和環氧樹脂面漆，同色漆色差不得超過一個色差。 2.2.1.5 實體性能模組化設計 所有電子地磅產品均採用CAD、CAE等先進設計方案，並利用電子電腦對稱重平台進行設計，分析計算秤體的彎曲剛度和抗壓強度，以確保稱重平台的承載能力。此稱重平台具有優異的彎曲剛度和抗壓強度，其安全載荷超過 125% FS，確保電子汽車秤具有優異的應用安全係數和長期可靠性。

2.2.1.6 生產加工工藝 由於熱軋圓鋼的應力遠低於冷拔圓鋼，其結構可靠性良好，因此我公司模組化設計的電子地磅產品的稱重平台採用槽鋼和厚鋼板，透過電焊焊接成框架箱體結構。生產加工採用二氧化碳氣體保護焊接機、埋弧自動焊接機等設備，以確保足夠的焊接深度。電焊焊縫表面處理光滑平整，無排氣孔、銲渣、裂紋等缺陷，保證了電焊的焊接品質。

本工程的設計與製造完全符合GB50205-95《鋼結構工程施工驗收規範》。 2.2.1.7 安全防護設計方案：模組化設計。電子地磅商品感測器佈線均採用安全防護設計方案，金屬材質導管內的佈線採用塑包軟管安全防護，多餘的電纜與端子一起放置在封閉的箱體內，合理防止機械設備損壞或鼠咬等因素導致感測器電纜對電子汽車秤的測量和驗證特性產生誤差，並避免人為因素等欺詐行為對感測器電纜的影響。 2.2.1.8 抗干擾、抗高壓電擊、抗雷擊特性：模組化設計。電子平台秤產品結構的基本設計方案符合GB50057-94《建築物防雷設計規範》和GB64-83《工民用電力裝置過電壓保護設計規範》，規定該設計方案具有優良的接地網，接地線的電阻小於4Ω，稱重平台透過專用接線端子連接到接地網。

安裝感測器時，選用多芯手工編織銅芯跳線，使主機板與稱重平台之間的連接形成等電位體，以避免意外電流流過感測器造成損壞。端子採用防突波端子，外殼採用壓鑄鋁材質，防水等級為IP55。端子排上焊接有優質的防突波電子元件，可有效避免雷擊和電網脈衝電流對電感器的損壞。

儀錶板設有獨立的接地裝置。 2.2.1.9 專利權 模組化設計的應用 該電子地磅產品選用8個高精度多頭累加式稱重秤，並在設計方案中採用了我公司專利權“多頭電子稱重秤”（專利號：91221886X），可降低溫度變化時稱重平台的熱脹脹縮對多頭稱重平台的承重秤能力。此電子地磅產品的模組化設計一般採用無蓋結構設計方案，該產品的國家專利號為ZL02269296.7。

根據目前國內競爭對手生產的電子平台秤的現狀，天興是唯一保證採用無後蓋設計的廠商。稱重平台表面為一整塊平板，沒有開口，徹底消除了後蓋生鏽、錨栓易斷等缺陷。 2.2.2多頭秤 此電子平台秤採用BM-LS系列產品高精度累積釋放鏈的多頭秤。

這種感測器是我公司引進日本久保田公司全自動設備的核心感測器產品，並由我公司自主研發生產。產品性能卓越，在全國同業中市場佔有率領先。多頭秤被國內知名碳鋼製造企業－大冶鋼鐵廠－廣泛採用，該廠專門為我公司冶煉廠供應原料，成分一致性極高；加工製造採用英國辛辛那提公司和日本OKK公司採購的數控車床，各零件規格高度一致；高溫熱處理工業爐製程控制參數精確，內部機構一致性高；採用日本知名溫控箱製造商島川公司生產的零點溫控箱和帶溫控箱的測溫儀進行雙向補償（零點補償和靈敏度補償），溫度特性一致性極高。由於採用了上述技術設備和先進技術，我公司生產的多頭秤可在-40~+70℃的寬溫度範圍內保證高精度和高容差。

經山東大學（原山東理工大學）測試中心150萬次試驗，其疲勞壽命仍能維持原有性能指標水準（見附件）。本公司電子汽車衡產品一直採用BM-LS型累加釋放鏈感測器（見圖）。此累加釋放鏈感測器採用獨特的雙切梁結構，兩側各有兩個支撐點，中間承壓。力傳遞零件採用拉力和軸承鋼球傳遞力。鋼球連接具有優異的自動修復扭矩，確保在各種工況下都能獲得垂直承壓，可靠性高，重複性好，能夠在最短時間內穩定稱重平台，抗衝擊性和抗側向力性能優異，安裝調節簡便，無需固定扭矩，防水等級為IP68。隨著數位時代的到來，我公司研發設計了智慧多頭秤。

智慧多頭秤最初透過AD轉換設備和CPU模擬模擬感測器。多頭秤的耐久性意味著感測器產生的電訊號被轉換為類比訊號，並透過RS485介面傳輸。傳輸距離不小於1公里，且抗外部幹擾能力強。利用電子資訊技術完成感測器離散系統特性和抗壓強度特性等主要參數的自補償。在電子汽車秤的校準過程中，感測器的主要參數在車輪重量校準時一次輸入即可進行自動校準，無需重複校準。因此，配備智慧感測器的數位汽車秤將是未來發展的關鍵趨勢。數模雙用電子地磅配備類比累加鏈感測器，而數顯電子地磅則配備數顯累加鏈感測器。

多頭秤測量範圍的選擇主要考慮體重計體重量及其振動、衝擊、輪重等因素。 2.2.3 稱重顯示儀表 電子平台秤配備有稱重顯示儀表（以下簡稱儀錶板），該儀錶板為天興稱重設備企業自主研發的多頭秤台。其整體性能優於國內同行業產品。此儀錶板採用進口高端重要部件，配備優質工業觸控屏，功能齊全，性能可靠，操作簡便，適用於靜態數據和動態測量驗證。

自動保存進出海關監管站車輛的淨重及介面訊息，具備淨重、皮重、超重、零點設定、剝離、自動零點追蹤等資訊提醒功能。可透過電腦鍵盤進行設定、標記和線性調整，具備定時、斷電、個人資訊保護和自診斷功能，可自動複製稱重資料訊息，支援連續指令輸出資料訊息，動態和靜態稱重資料資訊可自動傳輸至電子電腦等。該設備可透過電腦鍵盤進行編程，並具有多種介面功能。可向中國海關貨運物流視訊監控系統提供可靠的稱重資料傳輸，並可根據系統整合商的規定提供相關服務支援。本產品具有便利的靜態和動態稱重轉換功能，提醒準確，符合GB/T7724-99《稱重顯示控制器技術條件》。主要功能包括：剝離功能：包括手動剝離、自動剝離和資料剝離。 ●它具有累積和減少的效果，有50種分類累積。

●編碼功能：可設定50組編碼，用於設定皮重、計量驗證的上下限、欠量、超量及辨識資訊。 ●儲存功能：可記錄1200組稱重資料訊息，儲存400個車牌號碼，並可進行記錄和車牌號碼查詢。 ●具備資料校準功能。

●具備客戶端程式編寫功能。 ●數位時鐘顯示訊息，具備自動產生功能。 ●多種影印功能，儀錶板可直接連接大多數9針、24針和80行影印機，並可使用ESC/P影印操作碼完成中英文影印。

●多種介面功能。包括RS-232C介面、50mA電流環路介面和列印連接埠。可實現微電腦管理、兩台電腦間通訊以及線上等功能。

●採用看門狗電路確保儀錶板正常運作。 ●具備靜態資料動態計量驗證轉換功能。 ●控制面板設有密封孔，方便進行主要參數編程、電子校準和設備管理等操作。

儀錶板性能指標的詳細技術規格及使用說明。動態/靜態兩用稱重顯示儀表，靜態數據測量驗證、動態測量驗證轉換便捷：靜態數據轉換為動態數據，只需按住車內儀錶板上的“確定”鍵，再按住“4”鍵，儀錶板立即進入動態計量驗證模式，同時主顯示信息對話框動態計量驗證指示“確定”鍵顯示動態稱重燈鍵時2.2.4 是電子汽車秤的關鍵零件，其基本構造品質直接影響電子汽車秤的精度。

電子汽車秤的基本結構分為兩種：無深基坑和有深基坑（見圖2-6）。客戶需依照本公司提供的合理基礎工程圖面設計，明確基本結構（基礎深度、鋼筋佈置、施工放樣、混凝土標線及厚度、施工順序等），然後由客戶尋找具有資格證明書的工程施工公司進行施工。 2.2.4.1 基礎工程施工規範 a. 本公司提供的基礎圖面中的設計標高規格以公尺為單位，其他規格以毫米為單位。基本實際規格請見基礎資料表（1）。

表（1）中，L和W為電子汽車秤的櫃體檯面規格，L1、L2和W為多頭秤的安裝規格。 b. 基本上採用3:7三七石灰土，三七石灰土下方的平整土應壓實，承載力（地基物理力）不小於12t/m²。如果現場地質標準無法滿足此要求，則必須進行結構加固。 b. 前後左右傾斜的進場道路應與基本分離工程分開施工，各道路在承受關鍵荷載後不得獨立向下移動。

c. 確保電子貨車秤不易因暴雨或其他原因而被水淹沒。對於深基坑，請務必設置安全的排水管道通道。對於非深基坑，基本底部平面應略高於周圍路面，頂部平面中部應略高，坡度為1/200，便於排水管道佈置，兩側應設置完善的排水管道設施。

2.2.4.2 基礎工程施工 a. 基礎基坑開挖 基礎基坑開挖應依照基礎工程圖進行。通常情況下，基礎基坑底部應開挖至原土層。如遇凍土等特殊狀況，基礎基坑應開挖穿過凍土層，深度低於300mm。 b. 基礎基本採用3:7三七灰土及以下三七灰土平整土進行壓實。壓實後進行鑽孔探勘。如不符合此要求，則需採取結構加固措施。 c. 接地網的鋪設及稱重設備專用接地網的施工。檢查安裝圖紙。 「稱重設備專用接地網」工程圖中規定的稱重設備專用接地網，在施工過程中應採用角鐵或鍍鋅扁鋼進行焊接。節點用 16 號細鐵絲牢固地連接在一起，接地網接地線的電阻小於 4Ω。

若接線端子位於體重計上，接地網的接地裝置應敷設在距G4導管1公尺以內；若接線端子位於手術室，接地網上的接地裝置應引入手術室。 d. 基礎施工企業應依照基礎工程圖面建築鋼筋的規範和規定進行施工放線、佈線和綁紮。 φ為I級建築鋼筋，φ為II級建築鋼筋，每塊基礎板一側底部引出一根長度約500mm、頭徑不小於φ10的建築鋼筋，鋼筋一端與基礎板內鋼筋進行實心電焊連接，另一端在基礎板安裝完畢後，按照工程圖紙焊接在基礎板上，使各基礎板內鋼筋重疊。 e.鋪設底板的第一步：首先，用兩個螺帽將每個錨栓固定在底板上（見圖 2-7）。錨栓的頭部應露出底板上方 30 毫米。

步驟2：依照基礎工程圖面中的規格及時安裝基礎板，各基礎板管理中心規格的相對偏差（垂直、水平、直線）應在±5mm以內。步驟3：所有錨固螺絲均與基礎內部建築鋼筋牢固焊接。 f. 防撞座安裝。所有防撞座均依照基礎圖面中的規格精確定位，並與基礎內部建築鋼筋牢固焊接。每個防撞座基本應能承受不低於50000N的衝擊力。 g. 導管敷設。客戶可依終端機及主控室的具體地址敷設導管，請參閱基礎資料表（2）。

參考手術室接線端子的基本圖，在各基本板的相對位置敷設導管（G1、G2、G3、G4、G5）。 ●接線端子在室外運作時，參考基本圖，僅敷設G4導管。導管採用φ40熱鍍鋅鋼管，長度適中，應盡量避免彎曲，不允許使用90度斜角。

在管道內應插入一條細鐵絲，以便在安裝機械設備時用於鋪設通訊電纜。細鐵絲穿過後，應封閉支管，以免落入泥土或其他阻塞物堵塞管道。 h. 混凝土灌漿可在基礎板安裝完畢後進行，衝擊座也應在建築物鋼筋安裝完成後及時完成，每次灌漿可進行一次。灌漿時，應在每塊基礎板週邊的相對位置預留250×250×100的液壓千斤頂安裝孔。

首次灌漿時，每塊底板下方應預留50mm的室內空間以進行二次灌漿，以確保每塊底板的平面處於同一水平面上。一次灌漿後，兩側基本預留200mm的室內空間，方便在邊緣保護兩側進行二次灌漿，並確保兩側頂面與秤體頂面基本齊平。 i. 二次灌漿 ●底板二次灌漿 在底板底部預留50mm的室內空間進行二次灌漿，以確保每塊底板的平面處於同一水平面上。

調整每塊底板正下方的錨固螺絲和螺母，並使用水平儀檢查每塊底板的設計標高是否一致，確保每塊底板的高寬比誤差不超過3毫米。使用水平儀檢查每塊底板的平面是否水平，確保每塊底板的平整度在1/500以內，並擰緊底板頂部的螺帽。用細石水泥砂漿徹底填滿底板底部，不留任何縫隙。

使用模板圖片，依照圖面尺寸製作結構，澆築混凝土，使基礎板服務平台的上表面與基礎板表面齊平。各部分的基礎板應具有一定的承載能力（因多頭秤型號和規格不同而有所差異），且在使用過程中不得出現裂縫或下沉。 ●邊緣防護的二次澆築 秤體安裝完畢後，澆築兩側的基礎邊緣防護，並依照基礎中的鋼筋圖將邊緣防護鋼筋和壓條牢固焊接，以確保邊緣防護與秤體之間的間隙及長寬比符合要求。澆築混凝土，使其達到基礎工程圖的設計規格。

j. 基本維護 基本工程完工後，務必注意保養保養。為縮短工程施工週期和維護時間，允許在工程施工過程中向混凝土中添加「早強劑」。若混凝土未達到所需的抗壓強度，則不得安裝加固體。

2.2.4.3 新工程基本工程驗收 新工程基本工程驗收包括以下幾類：a. 使用米尺檢查坑口長度是否符合工程圖紙要求；b. 使用米尺檢查坑口總寬度是否符合工程圖面要求；c. 檢查坑道直線度規格是否一致；d. 使用米尺檢查規格是否符合工程圖面要求；使用水平儀或自來水檢查基板之間的高寬比差異；g. 二次灌漿應確保基板灌漿充分且無氣孔；h. 其他規格是否符合工程圖面要求；i. 排水管是否有標準；j. 是否有電子專用接地網及接地線電阻的標準值；k. 排水管是否有標準；j. 是否有電子專用接地網及接地線電阻的標準值；k. 是否有通往主控室的線材開關；l.

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