利用實(shí)驗方法驗證地磅重現力值F的影響效應

車(chē)用地磅計量力值，會(huì )受到空氣密度的影響和承載介質(zhì)密度的影響，為驗證不同影響效應，積極利用簡(jiǎn)便易行的實(shí)驗方法，通過(guò)親力親為地實(shí)際檢測過(guò)程，驗證地磅重現力值 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和理論依據，并積極掌握單頻振動(dòng)變化過(guò)程的效應響應。

一、引言

液態(tài)烴裝卸場(chǎng)站，每年對外輸出的物流車(chē)輛已達到 1890 輛，這些作業(yè)過(guò)程，均由裝卸場(chǎng)站計量班組承擔。在滿(mǎn)負荷運轉時(shí)，平均過(guò)磅稱(chēng)重車(chē)輛每天多達 146 輛。盡管現在不像緊張狀態(tài)下那么繁忙工作，每天平均對外輸送罐車(chē)過(guò)磅充裝總量可達到 64 輛。計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(xiāo)售計量稱(chēng)重，每一次過(guò)磅稱(chēng)重都有一次沖擊荷載，對秤臺體產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，導致秤臺平面沖擊瞬變攝振。在過(guò)磅秤面上親力親行地運作，會(huì )不自覺(jué)地感受到上下車(chē)輛的攝動(dòng)，使秤臺平面向上翅曲和向下?lián)锨冃巍?/span>

二、探討過(guò)磅沖擊力作用下的沖擊振動(dòng)形態(tài)

過(guò)磅車(chē)輛沖擊振動(dòng)形態(tài)，隨過(guò)磅稱(chēng)重車(chē)輛的荷載重是千差萬(wàn)別的，盡管在工藝控制過(guò)程中，對上下過(guò)磅稱(chēng)重的不同機組動(dòng)力的車(chē)輛做出限速規定，初始的動(dòng)量沖擊是有很大的差異；差異變化數值越大，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(chēng)重臺體產(chǎn)生動(dòng)力形變，導致秤臺面上的作業(yè)人員會(huì )感到振動(dòng)。這些車(chē)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(chē)平緩上下過(guò)磅稱(chēng)重時(shí)，攝振變化并不十分顯著(zhù)；只有裝載大型的固體貨物過(guò)磅稱(chēng)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備設施，偏心荷載、側偏荷載過(guò)大，而產(chǎn)生的攝振最為強烈。

在一年的過(guò)磅稱(chēng)重工作過(guò)程中，最為強烈的攝振已感知過(guò)兩次，首次是在 2015 年 8 月份的裝載聚丙烯粉 （粒） 掛車(chē)過(guò)磅稱(chēng)重，在過(guò)秤臺面上有顯著(zhù)的砂礫、塵磧跳躍現象。再次是在 2016 年 3 月份，載有大型整裝設備設施稱(chēng)重過(guò)磅其間，再次親歷過(guò)秤臺面上的砂礫、塵磧跳動(dòng)的不尋?，F象，已留下深刻的反響。振動(dòng)現象在現實(shí)生活中，是最常見(jiàn)的自然現象，為探討分析不可預知的振動(dòng)，結合結構力學(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)變化的運動(dòng)過(guò)程及其運動(dòng)公式。具體公式如下所示：

以上所描述的秤臺平面單頻振動(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(chēng)軸線(xiàn)扭轉振動(dòng)，一個(gè)半波向上，而另一個(gè)半波向下，對稱(chēng)與反對稱(chēng)總是沿著(zhù)軸線(xiàn)分界；而且變形與內力關(guān)系是相互協(xié)同應變的。隨著(zhù)荷載量不同，振動(dòng)體系相互正交位移，在曲面對稱(chēng)軸線(xiàn)上，形成一條位移等于零的反彎線(xiàn)；一半作為一個(gè)鉸支固定，另一半作為鉸支振動(dòng)。當振動(dòng)位移最大時(shí)，變形速度等于零；當變形速度最大時(shí)，位移等于零的變化過(guò)程，是有其規律性；如此確定彈性體系基本單頻振型的變化活動(dòng)，是滿(mǎn)足位移邊界條件的，均布荷載的矩形秤臺面上的集中力，引起彈性曲面形變，不論對稱(chēng)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。

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

三、利用實(shí)驗方法驗證地磅重力重現值 F 的影響效應 ρoρw

液態(tài)烴裝卸場(chǎng)站，沒(méi)有對秤臺面振動(dòng)進(jìn)行過(guò)鑒定，本公司檢測中心也未曾對計量車(chē)用衡器做過(guò)專(zhuān)項振形測定?，F有工作情況，可利用簡(jiǎn)便易行的方式，對過(guò)磅稱(chēng)重過(guò)程，進(jìn)行振動(dòng)觀(guān)測分析，確定其振動(dòng)變化影響重力重現值 F 的效應。

（一） 實(shí)驗目的：驗證不同密度介質(zhì)和重力場(chǎng)的浮力影響。

（二） 實(shí)驗原理：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 響應變化。

（三） 實(shí)驗工具：磁性圓環(huán) φ50mm/φ25mm、銅螺桿 4.4634g、準橢球形鵝卵石 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(chēng)重天平一臺。

（四） 實(shí)驗方法：初次試驗采用圓球，監測振動(dòng)變化，振動(dòng)頻率大于十多次，振動(dòng)狀態(tài)不穩，最后選用銅螺桿和準橢球形鵝卵石重復驗證。在

稱(chēng)重地磅端面，用兩塊 φ50mm、φ25mm 磁性圓環(huán)對稱(chēng)吸合在一起，構成一個(gè) φ50mm、φ25mm磁性圓環(huán)體，吸附于秤臺面的端頭部下，通過(guò)環(huán)體底下吸附薄鐵片作為筒體底部；將銅螺桿、準橢球形鵝卵石分別放置其中；通過(guò)車(chē)輛重載沖擊慣性，帶動(dòng)筒體內球體作反復振動(dòng)，并統計振動(dòng)頻率大小，判斷不同車(chē)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 的響應變化，觀(guān)察其影響效應。實(shí)驗組合方法圖如圖 2 所示。

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

（五） 實(shí)驗結果：分別通過(guò)實(shí)際現場(chǎng)實(shí)驗觀(guān)察，由當天的 51 次過(guò)磅稱(chēng)重，而統計出的沖擊振動(dòng)響應變化記錄數據，記載下試驗觀(guān)測記錄。記錄數據如表 1 所示。

從記錄數據結果中可以看出；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(chēng)重介質(zhì)也有明顯影響應效果；浮力越大，振動(dòng)頻率越高，反之亦然。試驗觀(guān)測是以銅螺桿為單擺對象，螺帽相當于擺錘，螺桿端部相當鉸接點(diǎn)，運動(dòng)以鉸接點(diǎn)為中心，呈扇形擺動(dòng)，觀(guān)察其動(dòng)態(tài)響應；而準橢球形鵝卵石觀(guān)測方法與銅螺桿基本相同，只是在環(huán)形磁鐵上，增設一個(gè)矩形方舟，放置準橢球形鵝卵石觀(guān)測。通過(guò)現場(chǎng)實(shí)驗數據與理論分析相符合，并獲得有效的驗證結論。

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

描述重現力值表達式：

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

理論與試驗動(dòng)態(tài)響應過(guò)程，明顯驗證出其結果，從而鑒證重現力值 F 公式中的影響效應的正確性；是使用地磅不容忽視的影響問(wèn)題。以上通過(guò)客觀(guān)試驗，對擺動(dòng)現象做出全面性的闡述，為精確校正計量值，提供科學(xué)理論依據，積極促進(jìn)計量地磅的優(yōu)化使用，作出賦有成效的驗證，共同探討一道分享，創(chuàng )造安全使用，精確計量，綠色和諧的新境界，具有一定的現實(shí)意義。

垂直振動(dòng)頻率試驗觀(guān)測，應在固體貨物過(guò)磅稱(chēng)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備設施，偏心荷載或側偏荷載過(guò)重，產(chǎn)生攝振最為強烈顯著(zhù)。試驗觀(guān)測過(guò)程的稱(chēng)重介質(zhì)均為氣體和液體罐車(chē)，未有觀(guān)測到集中力作用下的偏載，所引起彈性曲面對稱(chēng)向上翅曲和向下?lián)锨恼裥?，偏載過(guò)程單頻曲面振型試驗觀(guān)測的半波形態(tài)未能實(shí)現。在裝卸車(chē)間親歷過(guò)秤臺面不尋常的攝振現象，需要等待時(shí)機，驗證垂直振動(dòng)的試驗觀(guān)測，再現偏心荷載扭轉對稱(chēng)的單頻振動(dòng)，得需耐心地親力親為的期待。在沖擊振動(dòng)響應變化記錄中，垂直振動(dòng)頻率項出現空白，振動(dòng)響應變化數據無(wú)從獲得，因操作環(huán)境條件不具備，到此為止加以說(shuō)明。

四、注意事項

單擺測試檢驗是在重載過(guò)磅稱(chēng)重臺上進(jìn)行，稍有不慎會(huì )出現意外人身傷害，必須加強安全意識防范，不能掉以輕心，應積極做好安全試驗全程。

（1） 測試過(guò)程的實(shí)驗檢驗必須是重載過(guò)磅稱(chēng)重?？蛰d車(chē)輛不計入檢測范圍之內，重點(diǎn)監測重載車(chē)輛最后一軸，作為測試標準。

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

（3） 遇到重載有強腐蝕性介質(zhì)時(shí)，注意放泄閥是否有外泄滴落，一旦發(fā)現應用水及時(shí)沖洗，稀釋強腐蝕性介質(zhì)，保護好秤臺面不受腐蝕危害。

（4） 振動(dòng)試驗檢測時(shí)，必須由兩名人員在現場(chǎng)，一名檢測，一名看護，防止近距離車(chē)輛撞人，避免出現傷人意外。

（5） 測試進(jìn)程中，注意過(guò)往車(chē)輛運行，發(fā)現有超量過(guò)載能力時(shí)，終止測試檢驗。

（6） 遇上刮風(fēng)揚塵天氣，不進(jìn)行試驗檢測，避免砂礫、塵磧阻障單板運動(dòng)，影響試驗精準程度，是試驗過(guò)程必須考量的問(wèn)題。

以上就測試過(guò)程，可能遇到的情況，進(jìn)行提示說(shuō)明，期望在整個(gè)試驗中，引以為戒；不出現意外傷害。

五、結束語(yǔ)

在工作過(guò)程中積極利用現有的理論知識，探索未知現象，獲取新的認知，掌握單頻振動(dòng)變化規律，對計量地磅維護保養和正確使用，提供可靠的理論依據，促進(jìn)計量器具的使用性，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、準確的計量值，是值得積極倡導的議題。深化開(kāi)發(fā)計量地磅的技術(shù)技能，需要探索新的思路，促進(jìn)基層的計量工作不斷發(fā)展，強化人本管理理念，共享新的成果，服務(wù)于液態(tài)烴裝卸場(chǎng)站崗位，服務(wù)于計量事業(yè)。