利用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證地磅重現(xiàn)力值F的影響效應(yīng)

車用地磅計(jì)量力值，會(huì)受到空氣密度的影響和承載介質(zhì)密度的影響，為驗(yàn)證不同影響效應(yīng)，積極利用簡便易行的實(shí)驗(yàn)方法，通過親力親為地實(shí)際檢測過程，驗(yàn)證地磅重現(xiàn)力值 F 正確性。并對沖擊慣性做出單頻振動(dòng)考量，為安全使用地磅提供有效防護(hù)和理論依據(jù)，并積極掌握單頻振動(dòng)變化過程的效應(yīng)響應(yīng)。

一、引言

液態(tài)烴裝卸場站，每年對外輸出的物流車輛已達(dá)到 1890 輛，這些作業(yè)過程，均由裝卸場站計(jì)量班組承擔(dān)。在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，平均過磅稱重車輛每天多達(dá) 146 輛。盡管現(xiàn)在不像緊張狀態(tài)下那么繁忙工作，每天平均對外輸送罐車過磅充裝總量可達(dá)到 64 輛。計(jì)量器具的使用頻繁高效，秤載物流不盡相同，主要是加工生產(chǎn)物流輸入和產(chǎn)成品的銷售計(jì)量稱重，每一次過磅稱重都有一次沖擊荷載，對秤臺(tái)體產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，導(dǎo)致秤臺(tái)平面沖擊瞬變攝振。在過磅秤面上親力親行地運(yùn)作，會(huì)不自覺地感受到上下車輛的攝動(dòng)，使秤臺(tái)平面向上翅曲和向下?lián)锨冃巍?/span>

二、探討過磅沖擊力作用下的沖擊振動(dòng)形態(tài)

過磅車輛沖擊振動(dòng)形態(tài)，隨過磅稱重車輛的荷載重是千差萬別的，盡管在工藝控制過程中，對上下過磅稱重的不同機(jī)組動(dòng)力的車輛做出限速規(guī)定，初始的動(dòng)量沖擊是有很大的差異；差異變化數(shù)值越大，其產(chǎn)生的附加沖擊力、剪切力也就越大，故然引起彈性的稱重臺(tái)體產(chǎn)生動(dòng)力形變，導(dǎo)致秤臺(tái)面上的作業(yè)人員會(huì)感到振動(dòng)。這些車輛的荷載沖擊力、剪切力是振動(dòng)的根本原因。在汽液態(tài)罐車平緩上下過磅稱重時(shí)，攝振變化并不十分顯著；只有裝載大型的固體貨物過磅稱重時(shí)，會(huì)感受到的攝振有明顯增加，特別是那些大型整裝設(shè)備設(shè)施，偏心荷載、側(cè)偏荷載過大，而產(chǎn)生的攝振最為強(qiáng)烈。

在一年的過磅稱重工作過程中，最為強(qiáng)烈的攝振已感知過兩次，首次是在 2015 年 8 月份的裝載聚丙烯粉 （粒） 掛車過磅稱重，在過秤臺(tái)面上有顯著的砂礫、塵磧跳躍現(xiàn)象。再次是在 2016 年 3 月份，載有大型整裝設(shè)備設(shè)施稱重過磅其間，再次親歷過秤臺(tái)面上的砂礫、塵磧跳動(dòng)的不尋常現(xiàn)象，已留下深刻的反響。振動(dòng)現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中，是最常見的自然現(xiàn)象，為探討分析不可預(yù)知的振動(dòng)，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)、分析力學(xué)、彈性力學(xué)理論，進(jìn)行推演分析，基本確定單頻攝動(dòng)變化的運(yùn)動(dòng)過程及其運(yùn)動(dòng)公式。具體公式如下所示：

以上所描述的秤臺(tái)平面單頻振動(dòng)變形，獲得理論上釋解和演變形態(tài)的詮釋。

對于單頻變化振動(dòng)曲面，四周邊界有四個(gè)鉸支點(diǎn)；不論是 x 方向的向上翅曲和 y 方向的向下?lián)锨?，單頻振動(dòng)的半波三種組合振型，都是沿對稱軸線扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，一個(gè)半波向上，而另一個(gè)半波向下，對稱與反對稱總是沿著軸線分界；而且變形與內(nèi)力關(guān)系是相互協(xié)同應(yīng)變的。隨著荷載量不同，振動(dòng)體系相互正交位移，在曲面對稱軸線上，形成一條位移等于零的反彎線；一半作為一個(gè)鉸支固定，另一半作為鉸支振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)位移最大時(shí)，變形速度等于零；當(dāng)變形速度最大時(shí)，位移等于零的變化過程，是有其規(guī)律性；如此確定彈性體系基本單頻振型的變化活動(dòng)，是滿足位移邊界條件的，均布荷載的矩形秤臺(tái)面上的集中力，引起彈性曲面形變，不論對稱向上翅曲和向下?lián)锨恼裥?，是單頻矩形三種撓性振型，如圖 1 所示。

以上闡述了秤臺(tái)曲面振型，呈現(xiàn)出相互正交曲面在矩形對稱軸線上，分為對稱和反對稱曲面振動(dòng)，從理論上對均布荷載和偏心荷載、側(cè)偏荷載的單頻振型進(jìn)行深入探討，已取得新的理論認(rèn)知；并親歷在基層一線崗位上，踐行工程師的職責(zé)，積極發(fā)揮出科技生產(chǎn)力的作用，釋放出應(yīng)有的技術(shù)技能。

三、利用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證地磅重力重現(xiàn)值 F 的影響效應(yīng) ρoρw

液態(tài)烴裝卸場站，沒有對秤臺(tái)面振動(dòng)進(jìn)行過鑒定，本公司檢測中心也未曾對計(jì)量車用衡器做過專項(xiàng)振形測定?，F(xiàn)有工作情況，可利用簡便易行的方式，對過磅稱重過程，進(jìn)行振動(dòng)觀測分析，確定其振動(dòng)變化影響重力重現(xiàn)值 F 的效應(yīng)。

（一） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證不同密度介質(zhì)和重力場的浮力影響。

（二） 實(shí)驗(yàn)原理：利用沖擊慣性變化，對空氣密度上浮力 ρo 和秤載介質(zhì)質(zhì)量密度 ρw 響應(yīng)變化。

（三） 實(shí)驗(yàn)工具：磁性圓環(huán) φ50mm/φ25mm、銅螺桿 4.4634g、準(zhǔn)橢球形鵝卵石 8.5877g，薄鐵片90×90×0.9、純凈水一瓶，碳素筆一只，記錄紙一本，AE200 型稱重天平一臺(tái)。

（四） 實(shí)驗(yàn)方法：初次試驗(yàn)采用圓球，監(jiān)測振動(dòng)變化，振動(dòng)頻率大于十多次，振動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)，最后選用銅螺桿和準(zhǔn)橢球形鵝卵石重復(fù)驗(yàn)證。在

稱重地磅端面，用兩塊 φ50mm、φ25mm 磁性圓環(huán)對稱吸合在一起，構(gòu)成一個(gè) φ50mm、φ25mm磁性圓環(huán)體，吸附于秤臺(tái)面的端頭部下，通過環(huán)體底下吸附薄鐵片作為筒體底部；將銅螺桿、準(zhǔn)橢球形鵝卵石分別放置其中；通過車輛重載沖擊慣性，帶動(dòng)筒體內(nèi)球體作反復(fù)振動(dòng)，并統(tǒng)計(jì)振動(dòng)頻率大小，判斷不同車載介質(zhì)密度的上浮力 ρo，以及在沖擊慣性作用下不同介質(zhì)密度 ρw 的響應(yīng)變化，觀察其影響效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)組合方法圖如圖 2 所示。

不同密度 ρo 浮力對稱重介質(zhì)影響效應(yīng)，可在筒體內(nèi)加入浮力大的水，代替空氣或加入機(jī)油觀察浮力介質(zhì)密度 ρo 影響稱重效應(yīng)的變化反應(yīng)，確定響應(yīng)趨勢。

（五） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分別通過實(shí)際現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)觀察，由當(dāng)天的 51 次過磅稱重，而統(tǒng)計(jì)出的沖擊振動(dòng)響應(yīng)變化記錄數(shù)據(jù)，記載下試驗(yàn)觀測記錄。記錄數(shù)據(jù)如表 1 所示。

從記錄數(shù)據(jù)結(jié)果中可以看出；重量越大振動(dòng)頻率越高，重量越輕振動(dòng)頻率越低，沖擊對荷載介質(zhì)密度有影響效果；而浮力對稱重介質(zhì)也有明顯影響應(yīng)效果；浮力越大，振動(dòng)頻率越高，反之亦然。試驗(yàn)觀測是以銅螺桿為單擺對象，螺帽相當(dāng)于擺錘，螺桿端部相當(dāng)鉸接點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)以鉸接點(diǎn)為中心，呈扇形擺動(dòng)，觀察其動(dòng)態(tài)響應(yīng)；而準(zhǔn)橢球形鵝卵石觀測方法與銅螺桿基本相同，只是在環(huán)形磁鐵上，增設(shè)一個(gè)矩形方舟，放置準(zhǔn)橢球形鵝卵石觀測。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析相符合，并獲得有效的驗(yàn)證結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)過程中只考量橫向慣性力，質(zhì)量集中于擺錘上，實(shí)驗(yàn)體系受到正向力時(shí)，擺動(dòng)頻率變化較小，實(shí)驗(yàn)體系受到反向力時(shí)，擺動(dòng)變化頻率增大；當(dāng)正向力趨近于臨界慣性值時(shí)，試驗(yàn)的磁環(huán)體系處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。當(dāng)慣性于零時(shí)，磁環(huán)上擺動(dòng)獲得最大動(dòng)能；當(dāng)環(huán)形磁鐵上的試件擺動(dòng)頻率等于零時(shí)，磁鐵上試件運(yùn)動(dòng)速度等于零時(shí)，擺錘運(yùn)動(dòng)回到初始位置，試件釋放動(dòng)能獲得最大勢能，處于穩(wěn)定位置。這一體系的試驗(yàn)受力由不動(dòng)到擺動(dòng)過程中所做功，與相應(yīng)變化釋放出的頻率動(dòng)能之和，等于臨界慣性力在失穩(wěn)過程所做功。試驗(yàn)過程擺動(dòng)頻率與受力失穩(wěn)轉(zhuǎn)化過程中所做功耗，確實(shí)受到臨界慣性力的直接影響，對重現(xiàn)力值 F 作用確實(shí)產(chǎn)生效應(yīng)影響。

描述重現(xiàn)力值表達(dá)式：

本式摘自于 《裝卸車間汽車動(dòng)態(tài)地磅凍害改造措施》 中。

理論與試驗(yàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，明顯驗(yàn)證出其結(jié)果，從而鑒證重現(xiàn)力值 F 公式中的影響效應(yīng)的正確性；是使用地磅不容忽視的影響問題。以上通過客觀試驗(yàn)，對擺動(dòng)現(xiàn)象做出全面性的闡述，為精確校正計(jì)量值，提供科學(xué)理論依據(jù)，積極促進(jìn)計(jì)量地磅的優(yōu)化使用，作出賦有成效的驗(yàn)證，共同探討一道分享，創(chuàng)造安全使用，精確計(jì)量，綠色和諧的新境界，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

垂直振動(dòng)頻率試驗(yàn)觀測，應(yīng)在固體貨物過磅稱重時(shí)，才會(huì)感受到明顯攝振變化，特別是那些大型整裝設(shè)備設(shè)施，偏心荷載或側(cè)偏荷載過重，產(chǎn)生攝振最為強(qiáng)烈顯著。試驗(yàn)觀測過程的稱重介質(zhì)均為氣體和液體罐車，未有觀測到集中力作用下的偏載，所引起彈性曲面對稱向上翅曲和向下?lián)锨恼裥?，偏載過程單頻曲面振型試驗(yàn)觀測的半波形態(tài)未能實(shí)現(xiàn)。在裝卸車間親歷過秤臺(tái)面不尋常的攝振現(xiàn)象，需要等待時(shí)機(jī)，驗(yàn)證垂直振動(dòng)的試驗(yàn)觀測，再現(xiàn)偏心荷載扭轉(zhuǎn)對稱的單頻振動(dòng)，得需耐心地親力親為的期待。在沖擊振動(dòng)響應(yīng)變化記錄中，垂直振動(dòng)頻率項(xiàng)出現(xiàn)空白，振動(dòng)響應(yīng)變化數(shù)據(jù)無從獲得，因操作環(huán)境條件不具備，到此為止加以說明。

四、注意事項(xiàng)

單擺測試檢驗(yàn)是在重載過磅稱重臺(tái)上進(jìn)行，稍有不慎會(huì)出現(xiàn)意外人身傷害，必須加強(qiáng)安全意識防范，不能掉以輕心，應(yīng)積極做好安全試驗(yàn)全程。

（1） 測試過程的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)必須是重載過磅稱重。空載車輛不計(jì)入檢測范圍之內(nèi)，重點(diǎn)監(jiān)測重載車輛最后一軸，作為測試標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 裝置檢修之后，處理報(bào)廢鋼材時(shí)，對載有廢鋼材運(yùn)輸車不做檢測過程檢驗(yàn)：防止捆扎好的零散機(jī)件墜落、砸人的意外事故。

（3） 遇到重載有強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)時(shí)，注意放泄閥是否有外泄滴落，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)用水及時(shí)沖洗，稀釋強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，保護(hù)好秤臺(tái)面不受腐蝕危害。

（4） 振動(dòng)試驗(yàn)檢測時(shí)，必須由兩名人員在現(xiàn)場，一名檢測，一名看護(hù)，防止近距離車輛撞人，避免出現(xiàn)傷人意外。

（5） 測試進(jìn)程中，注意過往車輛運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)有超量過載能力時(shí)，終止測試檢驗(yàn)。

（6） 遇上刮風(fēng)揚(yáng)塵天氣，不進(jìn)行試驗(yàn)檢測，避免砂礫、塵磧阻障單板運(yùn)動(dòng)，影響試驗(yàn)精準(zhǔn)程度，是試驗(yàn)過程必須考量的問題。

以上就測試過程，可能遇到的情況，進(jìn)行提示說明，期望在整個(gè)試驗(yàn)中，引以為戒；不出現(xiàn)意外傷害。

五、結(jié)束語

在工作過程中積極利用現(xiàn)有的理論知識，探索未知現(xiàn)象，獲取新的認(rèn)知，掌握單頻振動(dòng)變化規(guī)律，對計(jì)量地磅維護(hù)保養(yǎng)和正確使用，提供可靠的理論依據(jù)，促進(jìn)計(jì)量器具的使用性，優(yōu)化考

量地磅的沖擊慣性，合理地保障使用安全，以獲得科學(xué)、有效、準(zhǔn)確的計(jì)量值，是值得積極倡導(dǎo)的議題。深化開發(fā)計(jì)量地磅的技術(shù)技能，需要探索新的思路，促進(jìn)基層的計(jì)量工作不斷發(fā)展，強(qiáng)化人本管理理念，共享新的成果，服務(wù)于液態(tài)烴裝卸場站崗位，服務(wù)于計(jì)量事業(yè)。