CN102706434A - 一种耐久性试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皮带秤耐久性试验方法，其实质是：以实验室模拟现场恶劣工况条件进行的高严酷度物料试验开展对皮带秤耐久性的型式评价。本发明与其它已知的试验方案相比，具有符合动态衡器特点，接近用户现场实际状况，可量化、易再现，作为型式评价公正、公平等优点，使皮带秤耐久性型式评价这一世界性的难题的解决找到了出路。

Description

一种耐久性试验方法

技术领域

本发明涉及一种关于连续累计自动衡器的耐久性试验方法，特别是一种采用模拟恶劣工况下的物料试验来评价皮带秤耐久性的方法。

背景技术

产品(元器件、设备、系统等)能在其正常寿命内可靠地保持性能、实现功能，是用户的基本要求。人们用可靠性(reliability)来评价产品在规定的条件下、规定的时间内，完成规定功能的能力。耐久性(durability)是产品可靠性的三大要素之一，它反映了产品发挥其正常功能的使用寿命；另外两个要素分别是可修复性(restorability)和安全性(security)。可修复性是指当产品发生故障后能够很快很容易地排除故障，而且保养或维修成本也不高。安全性包含易用性、容错性等方面的要求，即要求产品便于使用操作，发生人为失误的几率低，即使误操作也不会导致人身或设备安全问题；而一旦发生了故障，设计中也已采取了相应的预防措施以防止重大事故发生。可靠性三要素中，可修复性和安全性主要跟设计有关，而耐久性反映的是产品抵抗自身和环境双重因素长期破坏作用的能力。皮带秤的性能极易受外界因素影响。因此，皮带秤能否长期稳定可靠地运行，是用户最为关注的焦点；反映皮带秤能否长期稳定可靠地运行的耐久性指标也是业界普遍认为十分重要的皮带秤性能。耐久性试验应当成为皮带秤型式评价的一项重要内容已成为国际间同行的一项共识。然而过去很长一段时期，对皮带秤的耐久性要求一直都没有列入相关的技术规范。

国际法制计量组织第50号国际建议现行版(OIML R50：1996)首次提出了要对连续累计自动衡器进行耐久性试验，以“检验被测衡器(EUT，Equipment UnderTest)在经过规定的使用周期后能否保持其性能特征”；然而却没有说明检验的方法与步骤。提出要增设耐久性试验是注意到了其重要性，而语焉不详却是因为至今未找到好办法。

影响皮带秤耐久性的外界因素很多，大致可归纳为两大类：(1)“传统”影响量.包括温度、湿度、电源电压、电磁干扰等。评价这些影响量的规则与其它电工电子产品类似，在OIML R50关于影响因子试验和干扰试验的条款中已有明确的表述，对此业界已达成共识并顺利实行。(2)输送机和工况影响.作为一种对运输过程中的散状物料连续自动称重的计量器具，皮带秤是嵌装于皮带输送机上的，皮带作为承接和传递重力的环节对于称重有着不容忽视的重大影响，担当“秤台面”的是运动中的胶带，它既非理想刚体，亦非完全柔性体，在运行中会呈现“皮带效应”而产生非预期的附加力，使重力在传递过程中失真；其工作的现场条件又常很恶劣，往往不能满足皮带秤制造商的相关标准要求；即使对用户现场尽力改造并精心安装调试，其状态在使用中还是会很快丧失，以致不能稳定地提供可靠的计量数据；实际工作中物料流量或给料量的超常变动等因素也会影响皮带秤的准确计量。不良输送机及其工况会对皮带秤产生极大的影响，业界也已取得了认同。在考察皮带秤耐久性指标时，当然理应对上述两类外界因素都予以考察，方能全面地评价皮带秤的耐久性指标。然而如何考核此类因素对于皮带秤耐久性的影响却尚未被载入国际建议，因而目前在评价外界因素对于皮带秤的影响的规则与方法是不全面的。

曾有人提出借鉴非自动衡器的试验方法或在用户现场进行耐久性试验，但这些方法都不适用于皮带秤，也未被OIML采纳。

关于非自动衡器的第76号国际建议(OIML R76)采用检测静态量程稳定性的方式作为耐久性试验方法，其步骤是：(1)对EUT进行称量试验，以确定其固有误差；(2)以约等于最大秤量50％的载荷对EUT加载和卸载10万次；(3)重复载荷试验完成后，对EUT再次进行称量试验，以确定由劳损引起的耐久性误差。在对连续累计自动衡器的型式评价的诸项目中OIML R50多处借鉴了OIML R76，却没有照搬非自动衡器的耐久性试验方法。因为首先OIML R76介绍的试验方法仅适用于最大秤量不大于100kg的小型衡器，并不适用于大型衡器；更重要的是非自动衡器的计量性能是在静态条件下检测的，而自动衡器的用户更关注的是动态性能，两种性能之间不存在简单的比例关系，像皮带秤那样的自动衡器其计量性能跟皮带张力变化等“皮带效应”的影响密不可分，其维持正常使用性能与功能的寿命跟使用条件息息相关，我们在比较两台不同的自动衡器时并不能肯定静态性能较好的其动态性能就一定更好，反之亦然；因此OIMLR76的耐久性检验办法显然是不可取的。

也有人提出过在皮带秤使用现场进行耐久性试验的办法，其步骤是：(1)在用户现场对EUT进行“首次”物料自动称量试验，以确定其初始固有误差；(2)EUT投入正常使用，运行数个月或完成一定的输送量；(3)在预定的时间后，再次检测EUT的动态累计误差作为“最终”物料自动称量试验的结果，比较“首次”和“最终”两次试验结果的差别，来确定耐久性是否满足要求。然而上述在用户现场试验的方式仅适合于对使用中的皮带秤进行周期测评，若作为型式评价的依据则存在很大问题，因为：(1)将还没完成型式评价试验、尚未颁发制造计量器具许可证(CMC)、还没取得市场准入资格的计量器具，就提前卖给用户是不符合法制计量监管要求的，由其获取的计量数据也不具有合法效力。(2)“首次”和“最终”两次试验要间隔数个月，在此期间EUT既要继续运行以完成一定的输送量，又要保证机内参数不擅加变更，这难以做到严密监管，也可能会影响用户的正常使用。(3)任何一家用户的现场环境受到其特定工艺的制约，也不可能长期充当型式评价机构的实验室，而该皮带秤使用环境条件也难以完全复制到其它环境，若各制造厂生产的皮带秤放到各自的用户现场进行型式评价，就会有失公平和公正。(4)在使用现场进行皮带秤耐久性试验会受到现场诸多条件的制约，如皮带秤的带宽、带速、量程等规格方面的限制，试验时间和次数的限制，物料的流量控制方面的困难等等，而且用户现场的实物校验装置的量程或检定分度值数往往不合适，或不能够方便地进行即时校准，尤其对于高准确度等级皮带秤(如0.2级、0.5级)，使用现场就很难有能满足量值传递要求的控制衡器，从而使得试验无法顺畅地完成。

由上述分析可知，照搬非自动衡器的试验方法或在实际使用现场进行的试验方法都不是皮带秤耐久性型式评价的恰当方法。而且皮带秤能否在相当长的时间段内保持应有的性能、维持正常工作的能力，往往取决于其对气候环境变化的适应性以及抵御恶劣工况两方面的本领。鉴于对气候和环境影响的适应性能力的评价已由“影响因子试验”和“干扰试验”所解决，故而寻找一种利于考察皮带秤抵御恶劣工况(超常范围的状态变化，如：皮带张力变化、皮带速度变化、给料流量变化、托辊跳动、托辊沾料、托辊堵转、托辊高度的非准直性等等)能力的试验方法，作为耐久性型式评价试验的方式，有其重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于考察皮带秤在输送机和工况影响下动态计量性能物料试验的耐久性型式评价方法。借鉴气候和环境可靠性试验中以短时高严酷度来模拟长时间影响考察耐久性的思路(例如，用几十小时或几天的高低温或湿热循环来模拟一年四季的气候变化，以各种频率和加速度的振动、冲击或跌落来模拟使用周期中可能出现的种种意外等)，本发明人提出了以在实验室内模拟恶劣工况的办法来解决该技术问题，采用的技术方案如下：

本发明所述的耐久性试验方法，其特征在于包括下列步骤：(一)配备皮带秤物料试验实验室，实验室所建立的任何试验项目的条件，应当可以再现和量化的，其主要设施包括但不仅仅限于：(1)皮带输送机若干台，各输送机的带宽至少涵盖常用规格、带速在常用范围内连续可调，(2)满足量值传递要求的控制衡器并附有即时校准用标准砝码，(3)不少于皮带秤最小累计载荷的试验物料，(4)用以仿造用户现场环境和工况的专用器件或设施；(二)将EUT的称量台嵌装于相应规格的皮带输送机，按EUT说明书要求进行机械与电气连接，完成调试、校准；(三)在额定工作条件下进行物料试验，EUT对不少于最小累计载荷的试验物料进行连续累计自动称量，其动态累计误差按皮带秤技术法规检定时的性能指标予以考核(如0.5级的最大允差为0.25％)；(四)以专用器件或设施仿造用户现场环境，在模拟恶劣工况条件下再次进行物料试验，EUT对不少于最小累计载荷的试验物料进行连续累计自动称量，其动态累计误差按皮带秤技术法规使用中的性能指标予以考核(如0.5级的最大允差为0.5％)。

本发明所述的耐久性试验方法，其特征在于所述皮带秤物料试验实验室可采用本发明人的另一项专利技术“多功用皮带秤动态全性能测试系统(专利号ZL20081024585.2，授权颁证日2010-06-23)”。

本发明所述的耐久性试验方法，其特征在于所述皮带秤物料试验实验室中用以仿造用户现场环境和工况的专用器件或设施包括但不仅仅限于：(1)水箱式皮带张力调节装置-—作为替代输送机皮带张力调节重锤的水箱，其贮水量可在试验进行过程中受控改变，以模拟皮带张力的变化，贮水量的可变范围覆盖输送带空载与满载时可能出现的最松与最紧时的张力变化范围；(2)试验物料供给量调节装置-—可在试验进行过程中受控启闭和调节开度的料仓阀门，或者输料速度可调的拖料式定量给料机，以模拟最大给料流量以至断流的不稳定现象；(3)皮带秤带速调节装置——可在试验进行过程中受控的输送机驱动电机变频器，以模拟电源电压和频率不稳定时带速波动的现象；(4)以仿造现场常会出现的恶劣工况，如托辊跳动、托辊沾料、托辊堵转、托辊高度的非准直性等所需的其它器件或设施。

本发明的有益效果是，首次提出了把高严酷度的模拟恶劣工况下的物料试验作为皮带秤型式评价的项目，填补了国内外现行皮带秤技术法规尚无切实可行的耐久性试验方法的缺陷，为保障被允许市场准入的皮带秤的长期稳定性提供了实在的公正评价平台。

附图说明

图1是本发明之步骤程序框图。

图2是本发明某实施例所用实验室之侧面剖视图。

图3是本发明某实施例偏载试验所用导料装置俯视示意图。

图中：1：中间料仓，2：电动阀门，3：双向定量给料机，4：上层长皮带输送机，5：下料溜槽，6：控制衡器称重传感器，7：标准砝码和电动推杆，8：大倾角皮带提升机，9：地下料仓，10：振动给料机，11：短皮带输送机，12：底层长皮带输送机，13：水箱，14：双向定量给料机，15：水箱，16：料斗秤；20：输送机纵梁，21：缓冲托辊，22：输送托辊，23：称重托辊，24：料仓，25：出料槽侧板，26：活动导料板，27：固定导料板，28：EUT的称量台，29：皮带。

具体实施方式

下面所举的耐久性试验方法涉及到的外界影响因素仅限于“输送机和工况”，所述耐久性试验实例在“江苏省动态称重工程技术研究中心”进行。该中心为三层建筑，内设长皮带输送机4台，如图2所示，其中：底层设带宽650mm、800mm长皮带输送机各一台，以标记12表示，其皮带张力调节装置为依靠水箱15重力拖曳的小车，也装在底层；并设带宽1000mm、1200mm长皮带输送机各一台，以标记4表示，它们的进料端在二层、出料端在三层，它们的皮带张力调节装置为充当重锤的水箱13，装在二层。料斗秤16用作控制衡器，配有称重传感器6以及标准砝码和电动推杆7作为校准装置。当试验物料由控制衡器的出料口卸下后，双向定量给料机14按要求送到底层的650mm或者800mm输送机两者之一12的进料端，物料到达长皮带输送机出料端后，再由短皮带输送机11接续进入地下料仓9，料仓底部装有振动给料机10，再由大倾角皮带提升机8把物料由底层提升到三层，落到中间料仓1，中间料仓的出口装有电动阀门2，给料流量的大小可由仪表间发出的阀门开度信号控制，物料由阀门开口卸出后，双向定量给料机3按要求送到二层的1000mm或者1200mm输送机两者之一4的进料端，物料由长皮带输送机4出料端输出后落下，经下料溜槽5再次到达料斗秤16，于是试验物料可周而复始循环使用。

采用本发明所述耐久性试验所需的物料量同样不少于OIML R50规定的被试皮带秤的最小累计载荷∑_min。下面将提到的试验项目内容各项分别进行四次，每次试验的给料流量在变流量试验中人工随机改变，其余试验在接近最大给料流量和最小给料流量下各进行两次。在皮带秤由常态改变为模拟恶劣工况之后的试验前，允许重新进行去皮重操作，但不允许进行量程系数的修改。

试验一皮带张力变化影响

皮带张力变化影响是皮带秤性能的主要影响因素之一，而变化的张力又不能通过初始校正扣除。因此，考核皮带秤在皮带张力变化时的表现，是皮带秤耐久性指标的重要指标。当皮带秤在皮带张力变化时，其准确度误差仍保持在一定范围内，则表示该皮带秤在皮带张力变化时有较好的指标。

1.恶劣工况仿造设施：在皮带输送机的重力式皮带拉紧装置上添加一个水箱，以替代原有装置的重锤箱，通过对水箱的注水或放水来控制实际皮带张紧力的大小。水箱上方用两只称重传感器进行悬挂，并将实际重量显示在试验中心的控制屏上。

2.试验方法：改变水箱贮水量，使皮带张力与常态下不同(增加或减少)，贮水量变化值对于650mm带宽的输送机不少于300kg、对于800mm带宽的输送机不少于400kg、对于1000mm带宽的输送机不少于500kg、对于1200mm带宽的输送机不少于600kg，在改变皮带张力的情况下进行大、小流量各两次的物料自动称量试验，此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。

试验二水平力影响试验

皮带在拖动物料向前方运行过程中，会产生一种向前拉动的水平力，从而对称重准确度产生影响。水平力的大小与称重托辊对运行皮带的阻力、物料的流量等因素有关，本试验的目的在于人为增大皮带运行时产生的水平力，以考核此种情况下对皮带秤称重准确度的影响。

1.恶劣工况仿造器件：在皮带秤称重托辊段，每组称重托辊(一般3只或更多托辊组成一组)任选三分之一，并在选中的托辊上用人工堵转的办法(用木块塞住或用螺丝钉卡住等)使其停转，在此状况下进行实物校验，以考核皮带秤对水平力影响的承受能力。

2.试验方法：在托辊堵转情况下，进行大、小流量各两次的物料自动称量试验，此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。

试验三托辊跳动与非准直性试验

在实际使用场合中，皮带秤托辊表面常会沾结所运输物料的粉尘；由于称重托辊的磨损或本身质量问题，也会引起托辊的偏心或抖动。这些情况都对皮带秤称重段的准直性产生影响，从而影响到皮带秤的准确性。这一现象固然可以通过精心调整来加以解决，但在现场普遍存在不能及时发现或及时调整的现象。所以，考核皮带秤在托辊沾料或托辊偏心、抖动情况下的准确度变化情况，对评价皮带秤的耐久性有很积极的意义。

1.恶劣工况仿造器件：在皮带秤的每组称重托辊及其前后相邻的输送托辊(通常由3支托辊组成一组)中各任选1～2支，沿其外周柱面母线大致均匀分布三根

铁丝或其它同直径的带状物，用胶带将其牢牢缠住，使其运行时与皮带相接触。

2.试验方法：在托辊缠有铁丝的情况下，进行大、小流量各两次的物料自动称量试验，此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。

试验四物料流量变化影响

物料试验通常是以某一确定的稳定流量来检测皮带秤称重准确度的。但在皮带秤实际使用中，物料流量通常是波动的，甚至经常发生短暂的物料断流现象。在这种物料流量状态下的称重准确度更能反映该皮带秤的真实准确度，也是用户最为关心的指标之一。因此，按实际可能出现的物料流量变化情况对皮带秤进行称重准确度试验，具有很强的实用意义。本实验即模拟实际情况对皮带秤在此情况下的称重准确度进行测试。

1.恶劣工况仿造设施：通过实验室中间料仓1的出口电动阀门2、双向定量给料机3或14中的一处或多处控制改变给料流量，这种改变可以是人工随机进行的，也可以是计算机预先设定的流量变化模式。

2.试验方法：在同一次物料自动称量试验的过程中，人为改变给料流量的大小，其中最大给料流量不小于额定最大流量的80％，最小给料流量应至0，给料流量变化循环次数不少于2次，断流无料时间不少于五分之一的试验时间。此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。该试验应不少于2次。

试验五偏载影响

在皮带秤实际运行过程中，物料一般不会均匀对称地施加于皮带纵向中轴线两侧，而且皮带还会发生跑偏。当物料重心偏离皮带中轴线或皮带跑偏时，称重传感器也就会受到偏载的作用，从而使计量误差增大。因此，按实际可能出现的物料在皮带上分布的变化情况对皮带秤进行称重准确度试验，具有很强的实用意义。本实验即模拟实际情况对皮带秤在此情况下的称重准确度进行测试。

1.恶劣工况仿造装置：在试验物料出口与EUT称量台入口之间的适当区段加设可以左右移动的挡板，变动该挡板的位置可使物料只从皮带的右侧或左侧通过。

2.试验方法：在料仓24之后、物料进入EUT称量台28的第一组称重托辊23之前，沿输送机架中轴线放置固定导料板27，活动导料板26的两头分别跟固定导料板27与出料槽25相接，使活动导料板26的一头处于出料槽的侧板25的左侧一边或右侧一边位置，当试验物料从EUT称量台的右侧或左侧通过时，分别进行2次物料自动称量试验，此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。

试验六皮带速度变化影响

皮带秤的计量准确度不仅跟称重传感器的性能有关，还跟物料速度的检测方法和所使用的位移传感器性能密切相关，然而目前大多数皮带秤用与物料速度并不完全相同的皮带速度来代替，所用位移传感器的精度等级比不上称重传感器，电源电压和频率的波动还会影响皮带的运行速度，凡此种种都会使皮带秤的性能变坏。因此在同一次试验中使带速发生大幅度的变化，以检测其称重准确度能否仍然保持在规定的指标内，具有十分实用的意义。

1.恶劣工况仿造设施：各皮带输送机的驱动电机均通过变频器供电，变频器输入频率(50±2)Hz，输出频率1Hz～60Hz。

2.试验方法：改变皮带输送机供电的输出频率，使带速降低到原带速的60％以下，在皮带速度与原速度偏差很大的条件下进行物料自动称量试验，此时皮带秤的示值误差应不大于相应准确度等级使用中检验的最大允许误差。该试验在大、小给料流量下各进行2次。

由上可知，本发明所述耐久性试验方法与其它已知的试验方案相比，具有符合动态衡器特点，接近用户现场实际状况，可量化、易再现，作为型式评价公正、公平等优点，使皮带秤耐久性型式评价这一世界性的难题的解决找到了出路。

以上仅描述了本发明的个别实施例，凡在此基础上所作的改变，只要试验内容在本质上属于“模拟恶劣工况下的物料试验”，均应认定其未超出本发明的技术方案，仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐久性试验方法，其特征在于包括下列步骤：

(一)配备皮带秤物料试验实验室，实验室所建立的任何试验项目的条件，是可以再现和量化的，其主要设施包括但不仅仅限于：(1)皮带输送机若干台，各输送机的带宽至少涵盖常用规格、带速在常用范围内连续可调，(2)满足量值传递要求的控制衡器并附有即时校准用标准砝码，(3)不少于皮带秤最小累计载荷的试验物料，(4)用以仿造用户现场环境和工况的专用器件或设施；

(二)将EUT的称量台嵌装于相应规格的皮带输送机，按EUT说明书要求进行机械与电气连接，完成调试、校准；

(三)在额定工作条件下进行物料试验，EUT对不少于最小累计载荷的试验物料进行连续累计自动称量，其动态累计误差按皮带秤技术法规检定时的性能指标予以考核；

(四)以专用器件或设施仿造用户现场环境，在模拟恶劣工况条件下再次进行物料试验，EUT对不少于最小累计载荷的试验物料进行连续累计自动称量，其动态累计误差按皮带秤技术法规使用中的性能指标予以考核。

2.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于所述仿造用户现场环境和工况的器件或设施包括但不仅仅限于：水箱式皮带张力调节装置、试验物料供给量调节装置、试验物料流导向控制装置、皮带秤带速调节装置、以及仿造托辊跳动、托辊沾料、托辊堵转、托辊高度的非准直性等所需的其它器件或设施。

3.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括高严酷度皮带张力大幅度变化影响项目。

4.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括托辊堵转等高严酷度水平力影响试验项目。

5.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括高严酷度托辊跳动与非准直性试验项目。

6.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括大幅度物料流量变化影响项目。

7.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括大幅度偏载影响项目。

8.根据权利要求1所述的耐久性试验方法，其特征在于其试验内容包括大幅度皮带速度变化影响项目。

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