【摘 要】本文對(duì)近幾年我國(guó)衡器" href="http://www.xdxwzx.com/product/detail/3266674.html" target="_blank">電子衡器中大量使用的應(yīng)變式雙剪切梁型橋式稱重傳感器的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都作了說明，提出了一些共性問題留待以后討論。
【關(guān)鍵詞】 橋式稱重傳感器;電阻應(yīng)變計(jì);起重力矩限制器;軸輪重臺(tái)
一、綜述
我國(guó)目前的衡器行業(yè)發(fā)展數(shù)量之快，應(yīng)用領(lǐng)域之廣是****的，它帶動(dòng)了不少行業(yè)的前進(jìn)，特別是對(duì)應(yīng)變式稱重傳感器行業(yè)起到了相當(dāng)大的推動(dòng)作用，同時(shí)也使其技術(shù)進(jìn)步得到了提高，首先從電子地上衡和電子地中衡中普遍采用的以日本久保田公司引進(jìn)的應(yīng)變式剪切力橋式稱重傳感器開始，得到了**的發(fā)展，可以說在全世界稱重領(lǐng)域還沒有任何一種單一的稱重傳感器在衡器行業(yè)中取得了如此大規(guī)模的應(yīng)用，這是***也從未想到的，同時(shí)也是我國(guó)幾個(gè)行業(yè)配合的結(jié)晶，開創(chuàng)了單一品種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的先例。
說明該結(jié)構(gòu)在我國(guó)電子衡器應(yīng)用當(dāng)中存在的合理性和優(yōu)點(diǎn)，適合于普通中等精度級(jí)別的電子衡器應(yīng)用。主要體現(xiàn)在安裝簡(jiǎn)便、鋼球承力運(yùn)動(dòng)靈活只傳遞軸向力不傳遞側(cè)向力、應(yīng)變計(jì)為平面粘貼，其粘接力牢固均勻，比圓弧面易于粘貼、可靠性好。由于數(shù)量大，使其配件大量使用標(biāo)準(zhǔn)件，專用機(jī)床加工，批量化生產(chǎn)采購銷售;帶動(dòng)了鋼鐵、機(jī)械加工、熱處理、表面處理、密封膠、激光焊接、等離子切割、等離子焊接、電纜電線等行業(yè)的發(fā)展。但同時(shí)由于是批量化生產(chǎn)，其改進(jìn)、改型、應(yīng)用就受到了制約。使人們一味去追求價(jià)低質(zhì)優(yōu)的同等傳感器去替代它，以便達(dá)到個(gè)性化的目的就難于實(shí)現(xiàn)。以2009年5月份的上海衡器展覽會(huì)上各廠家所展出的傳感器型式看，眾多的廠家都有不同程度的改進(jìn)改型，其目的只有一個(gè)就是在**的低利潤(rùn)情況下尋求以*小的成本獲取應(yīng)有的*大利潤(rùn)空間，不管傳感器生產(chǎn)廠家如何宣傳產(chǎn)品之好，而作為用戶就不敢冒然使用，不愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。
二、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析
我們從以下幾種方式尋找各種已出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的利弊以供參考。
其簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)圖分別如圖1，圖2，圖3，圖4，圖5所示。
圖1 彈性體與底座常規(guī)式結(jié)構(gòu) 圖2 彈性體與底座采用滾針隔離支撐結(jié)構(gòu)
圖3 彈性體與底座一體式結(jié)構(gòu) 圖4 兩端軸銷式結(jié)構(gòu)
圖5 桿端關(guān)節(jié)軸承拉式結(jié)構(gòu)
下面將對(duì)各種結(jié)構(gòu)的利弊分別作簡(jiǎn)單分析，但從各廠家的改進(jìn)情況看，已出現(xiàn)的方式：一、在
原結(jié)構(gòu)形狀不變的情況下，改彈性體和底座的材質(zhì)，二、改兩頭緊固螺釘?shù)膹?qiáng)度等級(jí)，三、不改彈性體材質(zhì)，只改底座材質(zhì)，普通合金鋼焊接改為鑄造材質(zhì)，由于鑄造件太脆受力變形易斷裂，于是就改變底座的支撐面。而不深入研究的廠家則不變焊接結(jié)構(gòu)，直接將材料一換就用，在應(yīng)用中也確有斷裂的現(xiàn)象。但一是目前的產(chǎn)品銷售價(jià)低，二是斷裂的數(shù)量比例不高，從性價(jià)比上講還是合算的，有存在的好處，它可以使秤體結(jié)構(gòu)不變，不用新設(shè)計(jì)秤體圖紙、更改工藝、便于秤的長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。而不管怎么看傳感器的偷工減料比起秤體來講還是可以接受的，這種結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。三、如圖2、圖3、圖4、圖5所示，是改變現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彈性體與底座的連接方式，也即是原結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)上下均為中心線受力方式，在正常受力情況下，傳感器對(duì)偏載有一定的抑制作用，而改變后的結(jié)構(gòu)大多改為底座為整體平面，彈性體兩頭改用滾軸或軸套，墊片，凸臺(tái)與底座(也叫底板)相連，不改變上部連接方式，而這種改進(jìn)的一個(gè)共同點(diǎn)就是上下連接螺栓的直徑變小了，螺牙松動(dòng)旋緊力不夠，對(duì)橫向剪切力考慮不周，以為上面有鋼球不會(huì)造成橫向剪力，實(shí)際上在車輛上下沖擊過程中，這個(gè)力是存在的，過去在鋼材價(jià)格不高的情況下，秤體結(jié)構(gòu)剛度不成問題，不用考慮。而在當(dāng)今的市場(chǎng)情況下確成為大問題，其秤體變形就不得不考慮，就連地基變形也在不斷增大，汽車的載重量越來越大也是一個(gè)客觀因素。從上海會(huì)上看到某些結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)人員不到現(xiàn)場(chǎng)，在實(shí)驗(yàn)室空想而成。
而另一種情況是結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)合理，但未必被市場(chǎng)認(rèn)可，企業(yè)的知名度不高，銷售推廣能力上不去，仍然無用。典型的如圖3所示，而在其中用的應(yīng)變計(jì)幾乎是多年一貫制，它的結(jié)構(gòu)方法、組合方式、傳遞理論還有沒有需要改進(jìn)的地方又如何變革都還是無人下功夫研究的領(lǐng)域。我廠申請(qǐng)了一種方法的**暫時(shí)不便公開。
橋式剪切力傳感器在中國(guó)已形成了強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)鏈，不經(jīng)過重大的**改進(jìn)，滿足現(xiàn)狀，進(jìn)入低價(jià)傾銷，其技術(shù)含量已完全進(jìn)入到勞動(dòng)密集形行業(yè)，竟?fàn)幰咽潜厝?，其好處是普及了電子地中衡和地上衡，帶?dòng)了相關(guān)的儀表行業(yè)發(fā)展。同時(shí)也反過來限制了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無利潤(rùn)空間就無**跟進(jìn)，給人們的印象是：年年如此衡器展覽會(huì)，衡器展覽會(huì)年年如此，無新穎性，**性。
三、目前產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀
針對(duì)此情況也說明我們衡器和傳感器行業(yè)的一些標(biāo)準(zhǔn)需要針對(duì)國(guó)情進(jìn)行適時(shí)更新改進(jìn)，就像小轎車一樣有**和低檔適應(yīng)性之分，不能用一臺(tái)秤來秤所有的東西，也不能所有的橋式傳感器既能在北方使用，又能在南方使用，能耐高溫的不一定耐低溫，反之能耐低溫的不一定能耐高溫，在能源上也是一種浪費(fèi)，不符合節(jié)約性社會(huì)，不分應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境一味要求一樣的品質(zhì)，達(dá)不到的就必然要作假，給腐敗造成可乘之機(jī)，而使誠實(shí)的企業(yè)受害。而且由于衡器和傳感器，儀表幾大行業(yè)都是小行業(yè)，產(chǎn)值都不大，協(xié)作能力差，無任何一家能得到國(guó)家大力支持，整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平相對(duì)落后，幾乎都進(jìn)入到了勞動(dòng)密集型行業(yè)，企業(yè)無錢，無能力，無動(dòng)力研制新產(chǎn)品，也無像樣的技術(shù)機(jī)構(gòu)來協(xié)作支持發(fā)展，整體行業(yè)舉步為艱。
而反觀傳感器行業(yè)的發(fā)展歷程，近10年來是在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，特別是長(zhǎng)江三角洲在鋼制彈性體傳感器方面從常州的彈性體加工到寧波余姚杭州等地的成品生產(chǎn)，帶動(dòng)了**的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展;而珠三角則是在低檔次的家庭用品秤(人體健康秤廚房秤)用傳感器方面率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，規(guī)?；餐瑫r(shí)率先進(jìn)入惡性竟?fàn)巺^(qū)間(即無利潤(rùn)區(qū)間)，而技術(shù)的原創(chuàng)性無任何新的進(jìn)展，新原理、新材料、新結(jié)構(gòu)、特別是利用其它行業(yè)技術(shù)**成果等等都無明顯成功典范，使整個(gè)行業(yè)感到困難重重。
在無法突圍之時(shí)，個(gè)別企業(yè)借助于其它行業(yè)的例子，打出數(shù)字傳感器這張新牌，把它宣傳得比
現(xiàn)有的模擬式如何如何好的言論，但真正在市場(chǎng)上使用中又有多少是能夠徹底將模擬式的弊病改掉的?精度又能夠達(dá)到多少?有多少又是能嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的，所使用的小功率貼片元器件在高低溫潮濕日曬雨淋的露天環(huán)境中使用其可靠性能達(dá)到什么程度?都是未知數(shù)。其中的一些電路參數(shù)，電路圖所用器件又不公開，軟件設(shè)置了重重密碼，而且裝秤的人和做傳感器的人又有多少能讀懂程序的?何談修改。不規(guī)范的市場(chǎng)造就了不規(guī)范的作法，也就形成了無序的竟?fàn)帯?/p>
稱重傳感器所用的電阻應(yīng)變計(jì)也同樣處于低水平緋徊，有的廠家公布技術(shù)上有這樣那樣的突破，而目前所能見到的比較常用的只是幾種如酚醛—縮醛，酚醛一環(huán)氧，酚醛玻璃絲布增強(qiáng)，聚酰亞胺，聚醚醚酮(PEEK)等等應(yīng)變計(jì)基底膠。而在目前這種市場(chǎng)環(huán)境條件下，大量使用的仍然是借助于漆包線行業(yè)的酚醛縮醛膠粘劑體系，它的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝成熟，對(duì)操作者要求低，成本也低，因此被電阻應(yīng)變計(jì)和傳感器生產(chǎn)廠家大量采用，仍然占主流地位。但它的缺點(diǎn)也是相當(dāng)明顯，由于片子基底柔軟，易受潮濕水氣影響，用它是難以制做出精度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的傳感器。但它在中低檔傳感器市場(chǎng)中占有**優(yōu)勢(shì)，也難于提升;另一個(gè)是它在制作過程中散發(fā)的氣味也相當(dāng)大，不符合國(guó)家的環(huán)保要求，由于它的粘度過大，在固化過程中很難進(jìn)行收集和分解，加上應(yīng)變計(jì)生產(chǎn)廠家都是小規(guī)模小批量生產(chǎn)，就更難進(jìn)行集中收集和分解處理，幾乎都是直排方式。盡管目前是低價(jià)傾銷占領(lǐng)市場(chǎng)，但環(huán)保這個(gè)欠帳遲早是要還的，大自然是不會(huì)容忍的，所以壓在應(yīng)變計(jì)這個(gè)行業(yè)的大山是環(huán)保、膠的**、批量生產(chǎn)。不論目前各個(gè)廠家采用這樣那樣的措施進(jìn)行**，但仍然改變不了主流生產(chǎn)模式，除非是新的膠和工藝與此相匹配，否則就只能是作作樣機(jī)而已，不能投入實(shí)際生產(chǎn)中，目前的情況是感覺稍微好一點(diǎn)的基底膠，但價(jià)格是無法被市場(chǎng)接受，而市場(chǎng)能接受的價(jià)格的膠又無人研究，本人認(rèn)為目前我國(guó)傳感器行業(yè)*為迫切的問題不是數(shù)字化如何推進(jìn)問題，而是小小的應(yīng)變計(jì)基底膠的研制才是行業(yè)走出困境的關(guān)鍵，它的缺點(diǎn)是全行業(yè)用量太少，不被任何一個(gè)化工廠或化工研究單位重視，經(jīng)濟(jì)效益又上不去。值得高興的是應(yīng)變計(jì)的箔材國(guó)內(nèi)近幾年還是進(jìn)步很快，依賴進(jìn)口的局面就降低了不少，也使國(guó)外的箔材價(jià)格大幅降低，交貨期大大縮短。
四、行業(yè)的專業(yè)化發(fā)展前景和期望
近些年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)傳感器衡器行業(yè)的專業(yè)化發(fā)展并促進(jìn)各種產(chǎn)品的模塊化，配套化，給后續(xù)生產(chǎn)帶來了便利條件，如彈性體加工，熱處理，表面處理，鋼廠，鋁廠提供專用的型材，應(yīng)變計(jì)，補(bǔ)償片，粘接劑配套供用，傳感器附件，電纜，電線，封膠，測(cè)試儀表可以說是樣樣齊全，所以投資不大就可以進(jìn)行傳感器的生產(chǎn)，各個(gè)廠家制做出的傳感器所能達(dá)到的性能在短期內(nèi)幾項(xiàng)常規(guī)性能是相差不大的，像穩(wěn)定性方面和綜合性能方面又不能進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)督，而且保修期又只有一年，加之許多電子衡器使用很短時(shí)間就報(bào)廢不用了，其原因是工程結(jié)束了，搬運(yùn)費(fèi)用又很高，所以就體現(xiàn)不出來優(yōu)勢(shì)好壞之分，有些也確實(shí)不需要達(dá)到所謂的3級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于工藝秤，因此就使全行業(yè)都在向低價(jià)進(jìn)軍，追求數(shù)量大，規(guī)模化生產(chǎn)，大量投資測(cè)力機(jī)，高低溫調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備，檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備，相互之間比占地面積，比占用廠房比投資規(guī)模，比產(chǎn)值，比數(shù)量，比擁有客戶多少，但就是無人對(duì)前述的幾個(gè)小問題進(jìn)行研究，重復(fù)投資，重復(fù)建設(shè)，以侵占農(nóng)民土地利益為榮，盡量為子孫后代不留青山綠水，多留鋼筋水泥磚頭瓦塊以及大量工業(yè)垃圾。在國(guó)家整體經(jīng)濟(jì)利益中看不準(zhǔn)我們是個(gè)小行業(yè)，拼命向大而全進(jìn)軍，而忘記了這個(gè)小而全，品種多，小批量個(gè)體差異非常大的行業(yè)本質(zhì)。不應(yīng)看不起小企業(yè)，而往往**就在小企業(yè)，就小小的應(yīng)變計(jì)而言，上海一個(gè)小企業(yè)就走在了幾個(gè)專業(yè)大廠的前面，我相信這樣一個(gè)小企業(yè)在目前的條件下也不會(huì)得到國(guó)家的任何一個(gè)行政部門的所謂優(yōu)惠政策扶持，可他就實(shí)實(shí)在在為我們行業(yè)的前進(jìn)做出了貢獻(xiàn)，傳感器也同樣需要這樣的企業(yè)，如果我們
的政策是將行業(yè)內(nèi)的小企業(yè)消滅光，那么大一點(diǎn)的企業(yè)也離死不遠(yuǎn)了。
由于大企業(yè)有強(qiáng)大的宣傳攻勢(shì)，既使是錯(cuò)誤的也能形成短期內(nèi)的真理，任何一個(gè)中國(guó)的企業(yè)都想象兩大石油集團(tuán)一樣走向壟斷地位，但我們要有自知之明，留點(diǎn)竟?fàn)帉?duì)手也好為行業(yè)的發(fā)展增加活力。
五、傳感器擴(kuò)展應(yīng)用的幾個(gè)典型領(lǐng)域
1、起重力矩限制器行業(yè)
我國(guó)的起重機(jī)行業(yè)發(fā)展相對(duì)較慢，技術(shù)也相對(duì)落后，加之企業(yè)之間竟?fàn)師o序，產(chǎn)品事故常出，所以國(guó)家相關(guān)部門發(fā)出文件，指定設(shè)備上必須加裝力矩限制器，防止超載出現(xiàn)事故。過去該行業(yè)也采取過相關(guān)措施，使用過不同類型的方法進(jìn)行測(cè)量，如機(jī)械彈簧法，應(yīng)變式傳感器稱重法等，經(jīng)過幾年的發(fā)展，大家覺得還是應(yīng)變式稱重法比較可靠，造價(jià)也低，生產(chǎn)技術(shù)成熟，所以從2007年開始就大量使用，走在行業(yè)前端的是常州常欣和安微高靈兩個(gè)廠，在傳感器行業(yè)那是兩個(gè)非常小的廠，可產(chǎn)值和銷售收入現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為在傳感器行業(yè)內(nèi)的前幾名，它的技術(shù)含量并不高，但卻找準(zhǔn)了應(yīng)用行業(yè)，取得了發(fā)展，但這種應(yīng)用行業(yè)隨時(shí)間變化快，吃政策飯，若不注重跟進(jìn)，就很容易被淘汰。自2008年下半年以來，傳感器行業(yè)同仁們看到了這個(gè)商機(jī)，蜂涌而致，于是價(jià)格大戰(zhàn)，結(jié)構(gòu)大戰(zhàn)，材料大戰(zhàn)，行內(nèi)各個(gè)企業(yè)都紛紛下決心大上，由于它對(duì)精度要求不高，只對(duì)可靠性，斷裂性能要求高一點(diǎn)，適合于企業(yè)生產(chǎn)，引起了行業(yè)內(nèi)的重視，但也同時(shí)給起重機(jī)行業(yè)壓價(jià)的可乘之機(jī)，在不到一年的時(shí)間里，傳感器生產(chǎn)廠家已有不少無利可圖退出市場(chǎng)，由于該產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)間短又沒有經(jīng)過一個(gè)整年的春夏秋冬的野外和安裝實(shí)地作業(yè)實(shí)踐，整個(gè)起重機(jī)行業(yè)都還沒有完全適應(yīng)的情況下，市場(chǎng)已經(jīng)占領(lǐng)得相差無幾了，這說明傳感器行業(yè)的低值生產(chǎn)能力多么的過剩和可怕，反過來那個(gè)企業(yè)能在這樣的急功近利的環(huán)境下靜下心來研究**呢?
2、高等級(jí)公路計(jì)重收費(fèi)用稱重傳感器
我國(guó)*近5年在計(jì)重收費(fèi)上也做過不少改進(jìn)，大車重型車計(jì)重收費(fèi)逐步被人們???同，也基本合理，按車型收費(fèi)人們總是不能理解。而到現(xiàn)在就是這個(gè)稱重的軸重臺(tái)和道路的關(guān)系就很難協(xié)調(diào)明白，道路施工者要**開挖量，安裝量越少越好，可這又是作軸重臺(tái)的人難于實(shí)現(xiàn)的，秤體越薄精度和壽命以及可靠性都難于保證，變形也大，加之這種工程要求交貨期非常短，價(jià)格又不高，又不能過高存貨，現(xiàn)買現(xiàn)賣，它的可靠性可想而知。另外我國(guó)大型貨運(yùn)車超載現(xiàn)象為普遍現(xiàn)象，對(duì)秤體的損壞也相當(dāng)大，傳感器不論放在路面下，而還是路面上面的兩側(cè)，其損壞程度是一樣的，加之道路的排水系統(tǒng)被雨水泥漿堵塞的活，傳感器浸泡，污損嚴(yán)重，秤體變形扭曲，傳感器難達(dá)到生產(chǎn)廠家所指定的使用環(huán)境，其測(cè)試精度可想而知，且不論以一定的瞬時(shí)速度通過所測(cè)試的結(jié)果準(zhǔn)確性，就像人們所吹捧的彎板式軸輪重臺(tái)板如何如何稱量準(zhǔn)確可靠，但真正的實(shí)際使用情況是否滿足我國(guó)道路軸重臺(tái)實(shí)際稱量要求，恐怕無人敢打保票。一個(gè)便攜式彎板輪重臺(tái)，在車輛通過時(shí)要求速度均勻，限制方向正確，地平等等都還誤差較大，重復(fù)性都不一定滿足要求，而埋入道路里的不受限制的軸重臺(tái)就能很準(zhǔn)確計(jì)量，這在某種情況下是不能服人的，加之這種臺(tái)板整體加工外表硫化橡膠，一但出故障，維修是難上加難，現(xiàn)場(chǎng)只能是更換新的，舊的返回工廠，而工廠收到這樣一塊舊的進(jìn)行返修與制做一塊新的幾乎無差別來回運(yùn)費(fèi)都是可觀的費(fèi)用。
而采用單只稱重傳感器的組合軸重臺(tái)，雖然臺(tái)體重，尺寸大，高度高，道路開挖量大，施工周期長(zhǎng)，但維修方便，而且維修成本低，適合于我國(guó)一些具體國(guó)情，稱量準(zhǔn)確性也要高許多，但我國(guó)目前制做的這種軸重臺(tái)的技術(shù)綜合考慮不周，給使用者的印象不好，從材質(zhì)選用，熱處理，表面處
理，美觀適用，維護(hù)的簡(jiǎn)便性，防沖擊，防雨水泥漿的堵塞情況等都不是人性化設(shè)計(jì)，由于道路招標(biāo)者是軸重臺(tái)制造者的上帝，而軸重臺(tái)的制造者又是傳感器制造者的上帝，而且儀表，電控系統(tǒng)則是另外一套制造者。相互很難協(xié)調(diào)配合，所以幾年下來，互相推卸責(zé)任，不能在一起共同研究改進(jìn)，只是在價(jià)格上壓價(jià)各自都承受了一些不白之冤，尤其傳感器行業(yè)受打壓的情況*為嚴(yán)重，自身的責(zé)任一是結(jié)構(gòu)不合理，二是連接導(dǎo)線電纜斷裂，鼠害無保護(hù)，防水不好，絕緣電阻下降，三是與臺(tái)體的結(jié)構(gòu)相連部位與他們的設(shè)計(jì)不能很好配合，所以無償更換，蒙受損失也就成自然的事了。
六、期望
綜上所述應(yīng)變式稱重傳感器制造企業(yè)作為衡器行業(yè)中的一員有責(zé)任**改進(jìn)，同時(shí)也要擴(kuò)充應(yīng)用領(lǐng)域協(xié)調(diào)發(fā)展，借鑒其它行業(yè)的發(fā)展思路，充實(shí)企業(yè)，使行業(yè)內(nèi)每個(gè)企業(yè)都能各有所長(zhǎng)，共同前進(jìn)，步入良性循環(huán)的軌道。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
