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固定式电子衡器承载力变形量测试的力原理探析

2018年02月06日 10:05上海亚津电子科技有限公司点击量:1289

  1 概述
 
  GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》标准自2009年9月1日实施以来,较以前相比zui大之变化就是加入了承载力变形量测试的新内容。该标准实施至今,对制造大型固定式衡器的生产厂商提出了更为细致和具体的要求,其中zui为重要的一点就是对于制造大型固定式衡器的钢材的选材提出更为规范严格的要求;因为在型式评价试验中,根据承载力变形量测试规定的试验方法和试验结论,钢材的选材有着至关重要的作用。
 
  2 衡器承台钢材工作性质
 
  强度、塑性、韧性以及硬度等指标是衡量衡器承台钢材本身的金属特性的重要内容。
 
  2.1 强度
 
  强度是鋼材力学性质的主要检验指标。钢材在静力载荷作用下产生形变,材料抵抗能力开始丧失,并产生塑性变形应力;当衡器承台钢材本身实际载荷达到钢材的屈服强度点时,材料本身将产生不可恢复的*性形变。强度在材料力学中用[σ]表示,单位是MPa。
 
  理解衡器承台钢材强度的性质,对现实的生产过程有着很现实的意义。
 
  2.2 弹性模量
 
  弹性是承载力变形量测试中关注的重点。衡器承台钢材在静力载荷作用下,钢材本身应力和应变发生了变化,试验中产生形变特性的性质称为弹性。在此形变阶段钢材产生应力和应变的比值即为弹性模量[E],单位是MPa;公式为:
 
  [E=σε] ([ε]——应变)
 
  弹性模量是衡量承台钢材抵抗变形能力的重要指标,有着重要的意义。[E]越大,使其产生一定量弹性形变的应力值越大;在工业生产中所涉及到的域,弹性模量[E]反映钢材的强度,是钢材在受力条件下计算衡器承台结构变形的重要指标。在制造衡器承台时常用的碳素结构钢材Q235B的弹性模量[E]=(2.0~2.1)×105MPa。
 
  2.3 截面轴惯性矩
 
  钢材惯性矩是一个几何量,通常被用作描述钢材截面抵抗弯曲的性质。在GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》用[J]表示;惯性矩的单位为(m4)。即面积二次矩,也称面积惯性矩。
 
  对于制造大型衡器的结构不同,使用的钢材类型结构也是千差万别,所以钢材截面轴惯性矩也不尽相同,见图1。
 
  3 标准的要求
 
  GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》标准中的条款中指出:在现场测试或样机试验时,需要先查阅产品随机文件,并且了解该测试样机在加载相应重量载荷后的变形量值。
 
  然后使用规定相应重量的载荷加载至单节承载器的中部,长度符合加载区域规定,宽度与承载器同宽(见图2),将置于单节承载器中部的高度游标尺或百分表测量出此时的单节承载器的变形量,按单节承载器的尺寸计算出相对变形。
 
  变形量的计算公式如下:
 
  [fmax=qcl3384EJ(8-4γ2+γ3)]
 
  其中:[q]——局部单位长度上的平均载荷;[c]——局部单位长度;[l]——单节承载器两支撑点间距;[γ]——[cl];[E]——弹性模量;[J]——截面轴惯性矩。
 
  刚度的计算公式为:刚度=[fmaxl≤1800]或[1600],根据表1可以得出承载器的变形量试验是否合格。
 
  4 结论
 
  对于成型的固定式电子衡器,在试验过程中,弹性模量[E]和截面轴惯性矩[J]为衡器使用钢材本身材料属性,其他量均为衡器本身和试验要求固定值。
 
  从公式中不难看出,弹性模量[E]和截面轴惯性矩 是从选材本身决定变形量[J]的重要依据,所以对于大型固定式衡器的生产厂商提出了更为细致和具体的要求,包括:(1)充分理解GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》中的条款;(2)对于制造衡器钢材的选择;(3)满足型式评价对于固定式电子衡器的技术要求。
 
  参考文献
 
  [1]GB/T 7723-2008 固定式电子衡器[S].
 
  [2]聂毓琴,孟广伟.材料力学[M].北京:机械工业出版社,2009.
 
  [3]张悦,吴晓杰.钢结构[M].杭州:浙江大学出版社,2016.
 
  作者简介
 
  王宝臣,专科,助理工程师,主要从事衡器检定研究工作。
 
  刘旭,本科,助理工程师,主要从事衡器检定研究工作。
 
  作者:王宝臣 刘旭 来源:品牌与标准化 2017年4期
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