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称重模块静态与动态载荷
在为某个应用程序选择称重模块时,考虑如何为称重模块施加载荷非常重要。料罐、料斗、料仓以及容器上的大多数称重模块应用都使用静态载荷。如果是静态载荷的话,则几乎或者根本不会对称重模块产生剪切力。像输送装置、管架、机械秤转换等应用以及带有高功率搅拌机和混合机的秤使用动态载荷。使用动态载荷,在将产品放在秤上或进行加工的过程中会将水平剪切力传输至称重模块。请参阅* 6 章“压式称重模块”,了解称重模块悬挂的类型以及其应用参数。
采用多少个称重模块?
对于现有安装而言,称重模块的数量取决于现有支撑的数量。如果一个料罐有四个支架,那么您就需要使用四个称重模块。
而对于新的安装而言,好选择三点支撑系统,因为其确保了在称重模块上分配正确的载荷。如果考虑风、流体晃动或者地震载荷因素,那么料罐可能需要四个或四个以上的支撑来另外加固,防止其倾斜。
大多数的秤应用都采用三个或者四个称重模块。梅特勒-托利多仪表可以计算四个、八个,甚至多的称重模块的输出总和,但是出四个以后就很难达到平均分配重量以及调整移位。
要计算每个称重模块的必要量程,请用系统总量程除以支撑的数量。总量程要应用安全系数,以防低估了重量或者重量分配不均。在* 6 章“压式称重模块”和* 7 章“拉式称重模块”中讲述了确定称重模块大小的程序。环境因素(如地震荷载和风力荷载)也会影响应用中称重模块的量程,请参见* 4 章“称重模块环境影响考虑因素”。
称重模块现场校准
另外一个要考虑的要素就是如何校准称重模块系统。如果您向现有料罐添加称重模块的话,可能需要改造料罐才能在上面悬挂合格的校验砝码。料罐至少要能够支撑相当于产品净重(规定量程)的 20%的重量。* 8 章“称重模块系统校准”中讲述了一些现场校准的方法。
称重模块上的水分或腐蚀性物质会影响称重传感器的寿命。树叶、尘土之类的杂物聚集在称重模块上或者称重模块周围也会导致问题。您可以采取很多措施来尽量降低受潮和被腐蚀问题发生的可能性:
?对称重模块做好充分排水。
?避免使称重模块接触要融化以及会将水分引入系统的积雪。
?不要使用平**的料罐,会积存积水、积雪、树叶或者其它杂物,从而增加系统的无补偿重量。
?定期用水管浇料罐来清除积存的杂物。
?保持电缆清洁,并保持良好状态。电缆包皮破损或磨损,水会进入电缆,造成腐蚀。
?将电缆置于导线管或聚四氟乙烯套中,以保护电缆。
?将料罐(和称重模块)置于远离腐蚀性物质和化学物质的地方。在温度、水分以及空气的综合作用下会腐蚀周边的称重模块。如果料罐旁有腐蚀性物质,请添加保护涂层和屏蔽材料。地区的空气流通也有助于防止发生腐蚀性破坏。
?工具、生活用品以及垃圾的存放要远离料罐和称重系统。
称重模块尺寸建议初始张力负载:一种用来确定杆秤秤杆的初始张力负载的方式就是用秤杆抬起杆秤秤杆。将提升点(比如夹钳)连接至杆秤秤杆,并确保固定牢固。张力负载指的是必须施加到秤杆自由端的重量,这样才能提起杆秤秤杆,根据秤杆支点的位置,用倍增器进行校准(请参见图 2-7)。例如,如果支点距离秤杆置于提升点下方的一端 2 英寸 [5 厘米],距离自由端 20 英寸,用必须添加至秤杆自由端的负载(单位:磅 [千克])乘以 10,以确定张力负载的大小(单位:磅 [千克])。称重模块量程:秤的量程应在其铭牌上标出,必要情况下将其换算成“磅 [千克]”。倍数:您可以将已知校验砝码添加到空秤的杆秤秤杆上,从而确定秤杆系统的倍数。倍数则为校验砝码值除以刻度盘上显示的重量变化值。例如,如果刻度盘上的重量变化值为 2,000 磅 [1000 千克],而杆秤秤杆上挂的是 5 磅 [2.5 千克] 的校验砝码,那么倍数则为 400。称重模块
通过秤杆确定杆秤秤杆上的初始张力负载。
换秤杆称 换秤杆后就不再使用机械秤的秤杆和刻度盘。可以修改现有称重平台来支持压式称重模块。这样一来就会彻底转变成电子秤。
梅特勒托利多称重模块环境因素
由于环境因素会影响称重模块系统的精确度和安全性,因此在设计阶段一定要考虑到这些因素。如果秤会受到风、地震或撞击荷载的影响,您可能需要使用较大量程的称重模块和/或添加控制设备,从而使秤在较端情况下保持稳定状态。
风力载荷安装在室外或者开放式建筑或架构中的秤会受到风力的影响,由于种种原因需要考虑到 这一因素。秤
体受到风力影响会产生新的力,作用于称重模块,并且会导致称重模块过载,个别情况下还会导致秤倾倒。同时也会严重影响秤的性能。下面两部分会对这些要点作进一步探讨。室外料罐和料仓秤通常为垂直圆筒形,通过支架来提高,并受到图 4-1 中所示的通用型压式称重模块的支撑,符合下面所介绍的类型(除非另有说明)。
梅特勒托利多称重模块典型室外料罐秤
结构稳定性
在秤的稳定性分析中,一般会假设风从任意水平方向吹来。风吹向秤的侧面对迎风一侧产生水平作用
力,这会对秤产生几个结构效应:
1.称重模块必须通过施加水平力来抵抗风力。不得过 称重模块的额定大水平力。
2.风力使重量从迎风面的称重模块转移到背风面的称重模块上,请参见* 10 章,附录 2,计算反作用力,进一步探讨这一点。如果过了称重模块的额定量程,就会对其造成损坏,称满载时容易发生这样的状况。因此可能需要选择额定量程较大的称重模块。将称重模块放在靠近秤的重心的位置,如* 5 章,图 5-19a 所示,可大程度上降低这一效应。
3.在个别情况下,风力会导致秤倾倒,特别是高且细的料罐或料仓。秤零负载时容易发生倾倒。为防止发生倾倒,所采用的称重模块必须具备防倾倒性能,并且不得过其大上升力额定值。个别情况下可能需要添加外部约束力来防止强风吹到料罐,请参见* 5 章“其它容器控制方法”。
在计算风力时,重要的因素是要确定(设定)现场的基本风速,一般情况下,这可以在地区建筑条例的等风速线图中找到。同时,现场的暴露程度也很重要,例如秤位于峭壁上,或者面对着大片开放水域、盐场等?秤的设计必须符合当地的建筑条例。另外,许多国家要求必须由经认证可以在该地区执行工作的专业工程师来完成这一类型的结构设计工作。梅特勒-托利多认为,风荷载设计必须由本地经过认证的经验丰富的专业人员根据本地条例及不同的情况来完成;我们的数据表为设计师提供进行此类分析所需的称重传感器及称重模块数据。
梅特勒托利多称重模块撞击载荷
秤发生撞击荷载可能是偶然状况,或者是由其操作本身造成,在设计过程中要考虑到这一状况,特别是料斗秤、台秤和皮带秤。它是由秤上重量的突变所致,例如,当物体掉到或者跌落到秤上时。典型的例子就是对铁屑进行称重,通过电磁收集器为称装载;以及用来对铸件称重的地秤,它用高架起重机将铸件装至秤上。如果冲击力过强,您就需要安装较大容量的称重传感器,或者采取其它措施限制外加负载。
为消除掉落物体产生的冲击荷载,您必须清楚掉落物体的重量,掉落的垂直距离、空秤结构的重量、称重传感器的数量以及称重传感器的额定量程和弯曲度。梅特勒-托利多数据表中列出了后者。
为消除降落物体(特别是吊车荷载应用)产生的撞击荷载,您必须清楚降落物体的重量、降落速度、空秤结构的重量、称重传感器的数量以及称重传感器的额定量程和挠曲度。
梅特勒托利多称重模块“压式称重模块”或* 7 章“拉式称重模块”中所述的标准方式确定称重传感器/称重模块的大小。然后检查撞击荷载能否对其造成损坏。找出载荷状况差的称重传感器,并用以下等式之一估算掉落或降落载荷附加至该称重传感器的大载荷。
MMAX = 掉落或降落载荷在差的称重传感器上产生的大负载(单位:lb [kg])。M1 = 差的称重传感器所承载的掉落或降落载荷部分(单位:lb [kg])。
梅特勒托利多称重模块M2 = 差的称重传感器所承载的秤的固定负载部分(单位:lb [kg])。
H = 物体掉落的高度(单位:英寸 [毫米])
四 R.C. = 称重传感器的额定量程 (Emax)(单位:lb [kg])。需要的话,请将其它单位换算成 lb 或 kg。
? = 额定量程下,称重传感器的倾斜度(单位:英寸 [毫米])。如果应用中使用了防震垫/减
振垫,请参见下面的“使用防震垫/减振垫”。
V = 物体降落的速度(单位:in/s [mm/s])
环 克 = 重力加速度 = 386 in/s2 [ = 9,810 mm/s2 ]
MMAX 应小于称重传感器或称重模块额定量程(单位:lb [kg])。这些等式计算得出的是秤结构发生严重
倾斜时的保守结果,例如,当负载掉落到相对合规的带有 4 个称重传感器的地秤中心位置时。注意, 等式可用于仅带有称重传感器的称重模块,并且一般情况下,称重模块的倾斜度被假定为相应称重传感器的倾斜度。计量单位保持一致,请使用 lb、in、in/s 和 in/s2 或 kg、mm、mm/s 和 mm/s2。
如果需要采取其它措施消除撞击荷载,*较大量程的称重传感器/称重模块是一种可行的解决方案, 或者您可以考虑一下方案之一:
?改变过程,从而降低物体置于秤上时产生的撞击荷载。
?切割或压式物料以减小料块大小。
?在秤台上添加一些杂物。
?使用减震物料,如防震垫/减振垫、螺旋弹簧、铁路枕木或者致密砂岩来抑制冲击力。
压式称重模块和拉式称重模块
称重模块分为两种基本类型:
压式称重模块旨在在称重模块**部安装料罐或其它结构。拉式称重模块用于在称重模块上悬挂料罐或
一 其 它 结 构 。
您应该采用压式称重模块还是拉式称重模块,这取决于具体的应用。表 3-1 简要介绍了影响称重模块选择的一般设计考虑因素。
考虑因素
压式称重模块与拉式称重模块的对比
设计考虑因素 压式称重模块 拉式称重模块
地面空间 需要足够的地面空间来容纳料罐。料罐周围可
能需要缓冲空间。 *地面空间,并且可以悬挂起来,从而在料
罐下方自由移动。
结构限制 不牢固的地面可能需要另外加固,或者特别进行安装, 从而能够承受料罐装满物料后的
重量。 不牢固的**部支撑/天花板可能需要另外加固, 或者进行特别安装,从而能够承受料罐装满物
料后的重量。
重量限制 一般情况下无限制。甚至连载荷分配本身都带有三个容器支撑,如果数量过四个就难达
到限制值。 拉式称重模块大可承受 20,000 磅 [10 吨] 的重量。这一限制和结构因素会限制张力系统的
容量。
称重传感器校准 设计可能会有所不同,并且必须考虑地面的倾斜度、可用的支撑梁以及料罐的大小、形状和
状况。 元件校准不会有太大差别,因为拉式杆和其它支撑设备往往支持大多数倾斜度。
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