CN103017883A - 采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡 - Google Patents
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Abstract
一种采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其包括称重台面、杠杆组件和计量杠杆，称重台面通过杠杆组件与计量杠杆相连接；计量杠杆包括：天平杆；天平支座，天平支座上具有支点台，天平杆连接在支点台上；减码机构和平衡砣分别连接在天平杆的两端，减码机构上端与天平杆相连接，平衡砣上端与天平杆相连接；预测传感器组件和精测传感器组件，预测传感器组件与天平杆相连接，精测传感器组件与天平杆相连接，预测传感器组件位于减码机构与支点台之间，精测传感器组件位于支点台与平衡砣之间，预测传感器组件与杠杆组件的末端相连接，所述精测传感器组件和预测传感器组件分别通过可编程控制器控制。轨道衡在进行称量时，计量杠杆始终处于满载平衡状态。
Description
技术领域
本发明是有关于一种采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡。
背景技术
轨道衡是称量装载散装货物的铁路车辆重量的大型衡器，是列入《中华人民共和国强制检定工作计量器具明细目录》的强制检定计量器具，其称量结果既是企业贸易结算的依据，也是铁路安全运输装载控制的依据。轨道衡的应用遍及铁路、煤炭、冶金、电力、石化、建材等行业，量值准确与否事关企业的经济效益、社会效益，对于社会经济发展和铁路运输安全具有重要意义。根据国家《质量计量器具计量检定系统表》，称重用轨道衡属于工作计量器具，需要用轨道衡检衡车检定，轨道衡检衡车是检定轨道衡的计量标准，而标准轨道衡是检定轨道衡检衡车的计量标准，且是国家授权的社会公用计量标准，担负着全国轨道衡检衡车的首次、后续(含周期)检定任务，是全国自动轨道衡、数字指示轨道衡等各种轨道衡的量值准确和统一的基础。由于标准轨道衡是轨道衡计量领域的最高标准，是唯一达到高准确度级(即
级)的轨道衡，是称重用轨道衡准确称量的量传基础。
一般来说，轨道衡的类型按照结构型式分为机械轨道衡和电子轨道衡两种类型。
机械轨道衡历史悠久，在上世纪70、80年代应用广泛。机械轨道衡结构型式较复杂，易损件多，维护、维修、操作复杂，工作量大。具体来说，具有以下缺点：1.称量速度慢，效率较低；2.人为误差较大。计量人员在称量过程中，容易因眼误、手误、笔误和其他原因而产生人为误差；3.称重数据不易保存、追溯。数据靠手工记录，不便于长期保存和统计分析；4.称量准确度较低。由于存在结构缺陷，以及关键零部件制造安装的要求高、难度大，往往造成机械轨道衡的称量准确度较低。
随着技术进步，机械轨道衡逐渐处于被取代的历史阶段。上世纪80年代末出现的电子轨道衡很好地解决了机械轨道衡结构复杂、效率低下等缺点。相对于传统的机械轨道衡，电子轨道衡结构简单，称重速度快，但是安装附件较多，尤其是在进行称量过程中，由于被称物体的振动容易造成称重传感器输出信号叠加上一个交变分量，引起较大的误差，影响了称重准确度。
发明内容
本发明的目的是，提供一种采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其具有高准确度，且具有较好的稳定性和灵敏度。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述标准轨道衡包括称重台面、杠杆组件和计量杠杆，所述称重台面通过杠杆组件与计量杠杆相连接；所述计量杠杆包括：天平杆；天平支座，天平支座上具有支点台，所述天平杆的支点刀子连接在支点台上；减码机构和平衡砣，两者分别连接在天平杆的两端，所述减码机构上端的第一力点刀子与天平杆相连接，所述平衡砣上端的平衡点刀子与天平杆相连接；预测传感器组件和精测传感器组件，所述预测传感器组件上端的重点刀子与天平杆相连接，所述精测传感器组件上端的第二力点刀子与天平杆相连接，所述预测传感器组件位于减码机构与支点台之间，所述精测传感器组件位于支点台与平衡砣之间，所述预测传感器组件与所述杠杆组件的末端相连接，所述精测传感器组件和预测传感器组件分别通过可编程控制器控制；所述支点刀子、第一力点刀子、平衡点刀子、第二力点刀子和重点刀子位于同一水平高度上；阻尼装置，其下端固定设置，上端顶抵在所述天平杆一侧的底面上；所述轨道衡在进行称量时，计量杠杆始终处于满载平衡状态。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述杠杆组件包括两个第一杠杆和一个第二杠杆；所述称重台面压在第一杠杆上，直接作用于第一杠杆重点刀子；第一杠杆力点刀子与所述第二杠杆重点刀子连接；第二杠杆力点刀子直接压在预测传感器组件的下端。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述第一杠杆的杠杆比为12.5∶1，所述第二杠杆的杠杆比为8∶1。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述天平支座为箱体支座，所述预测传感器组件和精测传感器组件均位于所述箱体支座内，所述减码机构和平衡砣分别位于箱体支座的两侧。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述天平支座的顶端向所述平衡砣的一端延伸有延伸板，所述阻尼装置的下端设置在延伸板上。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述重点刀子与所述支点刀子的距离与所述第二力点刀子与支点刀子的距离相等，所述第一力点刀子与支点刀子的距离与所述平衡点刀子与力点刀子的距离相等。
如上所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述减码机构中设置了9个标准砝码，分别为0.5kg、1kg、2kg、4kg，8kg、16kg、32kg、64kg、128kg，根据所述称重台面到所述减码机构的总杠杆比，所述称重台面对应每个标准砝码分别具有相应重量。
所述称重台面到所述减码机构的总杠杆比为500∶1，所述称重台面对应每个标准砝码所具有的重量，分别是250kg、500kg、1000kg、2000kg、4000kg、8000kg、16000kg、32000kg、64000kg。
本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的特点和优点是：
由于机械轨道衡结构复杂，称量效率低，而电子轨道衡在称量时容易受到外界干扰，稳定性较差，本实施例采用机械电子相结合的方式，在计量杠杆处采用等臂杠杆，并安装减码机构、预测传感器、精测传感器、平衡砣以及阻尼装置等实现标准轨道衡的计量要求，在具有很高准确度的同时，具有较好的稳定性、灵敏度等性能，达到了标准轨道衡作为计量标准的要求，保证了全国轨道衡量值传递的准确和统一。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的称量原理示意图；
图2是本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的计量杠杆的结构示意图；
图3是本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的主视示意图；
图4是本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的俯视示意图；
图5是本发明实施例的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡的左视示意图。
附图标号说明：
1、称重台面 2、杠杆组件 3、计量杠杆 3a、天平杆
3b、天平支座 3c、减码机构 3d、平衡砣 3e、预测传感器组件
3f、精测传感器组件 3g、阻尼装置 3h、支点台 3i、支点刀子
3j、第一力点刀子 3k、平衡点刀子 3m、重点刀子 3n、第二力点刀子
2a1、第一杠杆力点刀子 2a2、第一杠杆重点刀子 2b1、第二杠杆力点刀子
2b2、第二杠杆重点刀子 3a1、天平微调平衡砣 3a2、天平微调重心砣
3e1、第一连接件 3e2、预测传感器 3e3、力点环部件 3f1、精测传感器
3f2、第二连接件 3b1、延伸板
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提出的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，所述标准轨道衡包括称重台面1、杠杆组件2和计量杠杆3，所述称重台面1通过杠杆组件2与计量杠杆3相连接。所述计量杠杆3包括天平杆3a，天平支座3b，减码机构3c，平衡砣3d，预测传感器组件3e，精测传感器组件3f和阻尼装置3g。所述天平支座3b上具有支点台3h，所述天平杆3a的支点刀子3i连接在支点台3h上。所述减码机构3c和平衡砣3d分别连接在天平杆3a的两端，所述减码机构3c上端的第一力点刀子3j与天平杆3a相连接，所述平衡砣3d上端的平衡点刀子3k与天平杆3a相连接。所述预测传感器组件3e上端的重点刀子3m与天平杆3a相连接，所述精测传感器组件3f上端的第二力点刀子3n与天平杆3a相连接，所述预测传感器组件3e位于减码机构3c与支点台3h之间，所述精测传感器组件3f位于支点台3h与平衡砣3d之间，所述预测传感器组件3e与所述杠杆组件2的末端相连接，所述精测传感器组件3f和预测传感器组件3e分别通过可编程控制器控制；所述支点刀子、第一力点刀子、平衡点刀子、第二力点刀子和重点刀子位于同一水平高度上。所述阻尼装置3g的下端固定设置，上端顶抵在所述天平杆3a一侧的底面上。所述轨道衡在进行称量时，计量杠杆3始终处于满载平衡状态，也就是说，所述预测传感器组件3e作用于重点刀子的力、减码机构3c作用于第一力点刀子的力与精测传感器组件3f作用于第二力点刀子的力、平衡砣3d作用于平衡点刀子的力及阻尼装置3g的作用力相平衡，从而使得计量杠杆3处于满载状态下达到平衡。
本实施例在进行称量时，首先将被称量车辆停放在称重台面1上，承重梁4将其载荷传递到杠杆组件2上，且载荷通过杠杆组件2传递到计量杠杆3上，首先由预测传感器组件预测得称量值。同时，根据称量值确定在计量杠杆3上需要减去的标准砝码，由减码机构3c减去相应的标准砝码，减砝码的原则是减去略多于称量值的标准砝码。称重台面1上的少于250kg的称量部分，可编程控制器将其传给精测传感器组件3f，精测传感器组件3f测得称量值，此时将减码机构3c的减码值和精测传感器组件3f测得的称量值相加得到总称量的结果。
本实施例采用机电结合，计量杠杆3运用天平杠杆原理，使得其准确度等级很高，可以达到
级。
根据本发明的一个实施方式，配合图1所示，所述杠杆组件2包括两个第一杠杆2a和第二杠杆2b，所述第一杠杆2a的一端为第一杠杆力点刀子2a1，第一杠杆2a的另一端为第一杠杆重点刀子2a2，所述第二杠杆2b的一端为第二杠杆力点刀子2b1，第二杠杆2b的另一端为第二杠杆重点刀子2b2；所述称重台面1压在第一杠杆2a上，直接作用于第一杠杆重点刀子2a2；所述第二杠杆重点刀子2b2与第一杠杆力点刀子2a1连接；所述第二杠杆力点刀子2b1直接压在所述预测传感器组件3e的下端。
其中，所述第一、二杠杆2a、2b的杠杆比可根据需要来设定，例如，所述第一杠杆2a的杠杆比可为12.5∶1，所述第二杠杆2b的杠杆比可为8∶1。
本实施例中，当被称量车辆停放在称量台面1时，承重梁将其载荷传递到第一杠杆2a，第一杠杆重点刀子2a2将承受的载荷通过杠杆比12.5∶1传给第二杠杆重点刀子2b2上。第二杠杆重点刀子2b2承受的载荷按其杠杆比8∶1传递到计量杠杆3。计量杠杆3通过标准砝码、预测传感器组件3e、精测传感器组件3f、平衡砣3d、阻尼装置3g与第二杠杆2b力点传递过来的力相平衡。
所述重点刀子3m与所述支点刀子3i的距离与所述第二力点刀子3n与支点刀子3i的距离可相等，所述第一力点刀子3j与支点刀子3i的距离与所述平衡点刀子3k与支点刀子3i的距离可相等。例如，所述重点刀子3m与支点刀子3i的距离可为160mm，第一力点刀子3j与支点刀子3i的距离可为800mm，即，第一力点刀子与支点刀子的距离与重点刀子与支点刀子的距离的比值可为5∶1。
本实施例的标准轨道衡在称量时尽可能多的采用了标准砝码进行平衡，仅有少于250kg时的称量采用精测传感器组件3f来测量。称量台面1到精测传感器组件3f的两级杠杆比为100∶1，即从承重梁4到预测传感器组件3e和精测传感器组件3f的总杠杆比为100∶1，到标准砝码的总杠杆比为500∶1。精测传感器组件3f实际最大秤量为2.5kg，相应显示称量台面1的秤量即为250kg，称量台面1上大于250kg的秤量由标准砝码予以平衡。
由于标准轨道衡设置的最大秤量为100t，在减码机构3c中可设置不同的九个标准砝码，通过相应组合达到对应称量的具体重量。
采用此种方式进行称量，9个标准砝码进行不同的组合加上尾数显示，可以达到(0～100)t的所有称量重量。这样可以满足标准轨道衡的称量要求。同时，由于计量杠杆3采用天平杠杆原理，计量杠杆3上运用了减码机构3c、精测传感器组件3f以及阻尼装置3g等机构，大大提高了其称量稳定性，保证了标准轨道衡的称量准确度，解决了外界干扰造成的影响，避免了人工加减码操作造成的人为误差。
换句话说，所述减码机构3c中设置了九个标准砝码，所述九个标准砝码分别为0.5kg、1kg、2kg、4kg，8kg、16kg、32kg、64kg、128kg，根据所述称重台面1到所述减码机构3c的总杠杆比(在此处为500∶1)，所述称重台面对应每个标准砝码分别具有相应重量，分别是250kg、500kg、1000kg、2000kg、4000kg、8000kg、16000kg、32000kg、64000kg。当然，所述称重台面1到所述减码机构3c的总杠杆比并不限于为500∶1，其可根据需要进行相应的设定。
根据本发明的一个实施方式，所述天平支座3b为箱体支座，所述预测传感器组件3e和精测传感器组件3f均位于所述箱体支座内，所述减码机构3c和平衡砣3d分别位于箱体支座的两侧。
所述预测传感器组件3e包括第一连接件3e1、预测传感器3e2和力点环部件3e3，所述第一连接件3e1和力点环部件3e3分别连接在预测传感器3e2的上、下端，所述第一连接件3e1的上端具有所述重点刀子，所述第二杠杆组件2连接在力点环部件3e3上。所述精测传感器组件3f包括精测传感器3f1和第二连接件3f2，所述第二连接件3f2连接在精测传感器3f1的上端，所述第二连接件3f2的上端具有所述第二力点刀子。进一步而言，第一连接件3e1的上端穿过天平支座3b而连接在天平杆3a上，其下端仍留在天平支座3b内而连接预测传感器3e2，同样地，第二连接件3f2的上端穿过天平支座3b而连接在天平杆3a上，其下端仍留在天平支座3b内而连接精测传感器3f2，使得预测传感器3e2和精测传感器3f1设置在箱体支座的内部而避免受到损伤。
根据本发明的一个实施方式，所述天平支座3b的顶端向所述平衡砣3d的一端延伸有延伸板3b1，所述阻尼装置3g的下端设置在延伸板3b1上。也就是说，本实施例的阻尼装置3g与平衡砣3d设置在天平杆3a的同一侧，但是并不以此为限，阻尼装置3g也可与减码机构3c设置在天平杆3a的同一侧，只是要确保减码机构3c不会与阻尼装置3g干涉即可。所述阻尼装置3g可在轨道衡进行称量时使天平杆3a较快地达到稳定平衡的状态。所述阻尼装置3g可为油阻尼。
所述天平杆3a的左、右两端分别设置有天平微调平衡砣3a1，天平杆3a的上端设置有天平微调重心砣3a2。
本实施例的称量过程描述如下：当标准轨道衡的称重台面1由休止状态进入称量状态后，首先由预测传感器3e2称量称重台面1上的载荷，然后根据预测传感器3e2测得的称量值确定在计量杠杆3上需要减去相应的标准砝码。预测传感器3e2将取得称重台面1的称量值的信号发送给可编程控制器，可编程控制器向减码机构发出相应减砝码指令，在减砝码指令完成后，减码机构3c减去相应的标准砝码，减砝码的原则是减去略多于称量值的标准砝码。上述九个标准砝码通过不同的组合方式，可以将称量超过250kg的重量通过三级杠杆予以平衡，称重台面上少于250kg的称量由精测传感器3f1进行测量，通过阻尼装置3g使得计量杠杆3达到稳定平衡状态，此时将减码值和精测传感器显示的称量值相加得到总称量结果。
举例来说，称量台面的重量为800kg，根据上述九个标准砝码的不同组合，则可将800kg拆分为500kg+250kg+50kg。通过预测传感器3e2预先测得800kg的称量值，可编程控制器向减码机构3c发出相应的减码指令，即需减去相应的标准砝码重量0.5kg和1kg，超过250kg的重量(即500kg+250kg)通过三级杠杆予以平衡，少于250kg的重量(即50kg)由精测传感器3f1进行测量，此时将减码值和精测传感器3f1显示的称量值相加得到总重量值。
本发明实施例具有如下有益效果：
(1)标准轨道衡采用机电结合，计量杠杆3处运用天平杠杆原理，使得其准确度等级很高，达到
级，具体参数如下：
| 检定分度值 | 最小秤量 | 最大秤量 | 检定分度数 |
| e1＝2kg | Min1＝20t | Max1＝40t | n1≤20000 |
| e2＝5kg | Min2＝40t | Max2＝100t | n2≤20000 |
(2)标准轨道衡进行称量时，计量杠杆3始终处于满载平衡状态，这样使得标准轨道衡具有合理的稳定性和灵敏度，测量重复性好，准确度高。
(3)标准轨道衡使用精测传感器，精测传感器测量的称量250kg仅占最大秤量100t的0.25％，相对最小秤量的20t也只占1.25％，计量杠杆在正常称量时最大位移量很小，使得由于计量杠杆倾斜带来的误差被最大限度地减小。精测传感器进行称量时最小分度值可以达到0.1kg，相对最大秤量的100t可以达到1×106个分度数，分辨力大大提高。
(4)标准轨道衡采用预测传感器和可编程控制器联合自动控制，使称量全过程自动化，避免人为误操作影响称量准确性。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动，变型或组合而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述标准轨道衡包括称重台面、杠杆组件和计量杠杆，所述称重台面通过杠杆组件与计量杠杆相连接；
所述计量杠杆包括：
天平杆；
天平支座，天平支座上具有支点台，所述天平杆的支点刀子连接在支点台上；
减码机构和平衡砣，两者分别连接在天平杆的两端，所述减码机构上端的第一力点刀子与天平杆相连接，所述平衡砣上端的平衡点刀子与天平杆相连接；
预测传感器组件和精测传感器组件，所述预测传感器组件上端的重点刀子与天平杆相连接，所述精测传感器组件上端的第二力点刀子与天平杆相连接，所述预测传感器组件位于减码机构与支点台之间，所述精测传感器组件位于支点台与平衡砣之间，所述预测传感器组件与所述杠杆组件的末端相连接，所述精测传感器组件和预测传感器组件分别通过可编程控制器控制；所述支点刀子、第一力点刀子、平衡点刀子、第二力点刀子和重点刀子位于同一水平高度上；
阻尼装置，其下端固定设置，上端顶抵在所述天平杆一侧的底面上；
所述轨道衡在进行称量时，计量杠杆始终处于满载平衡状态。
2.根据权利要求1所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述杠杆组件包括两个第一杠杆和一个第二杠杆；所述称重台面压在第一杠杆上，直接作用于第一杠杆重点刀子；第一杠杆力点刀子与所述第二杠杆重点刀子连接；第二杠杆力点刀子直接压在预测传感器组件的下端。
3.根据权利要求2所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述第一杠杆的杠杆比为12.5∶1，所述第二杠杆的杠杆比为8∶1。
4.根据权利要求2所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述天平支座为箱体支座，所述预测传感器组件和精测传感器组件均位于所述箱体支座内，所述减码机构和平衡砣分别位于箱体支座的两侧。
5.根据权利要求4所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述天平支座的顶端向所述平衡砣的一端延伸有延伸板，所述阻尼装置的下端设置在延伸板上。
6.根据权利要求1所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述重点刀子与所述支点刀子的距离与所述第二力点刀子与支点刀子的距离相等，所述第一力点刀子与支点刀子的距离与所述平衡点刀子与力点刀子的距离相等。
7.根据权利要求1所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述减码机构中设置了九个标准砝码，分别为0.5kg、1kg、2kg、4kg，8kg、16kg、32kg、64kg，128kg，根据所述称重台面到所述减码机构的总杠杆比，所述称重台面对应每个标准砝码分别具有相应重量。
8.根据权利要求7所述的采用天平杠杆原理的机电结合式标准轨道衡，其特征在于，所述称重台面到所述减码机构的总杠杆比为500∶1，所述称重台面对应每个标准砝码所具有的重量，分别是250kg、500kg、1000kg、2000kg、4000kg、8000kg、16000kg、32000kg、64000kg。
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