本文簡要論述了影響地磅稱重傳感器疲勞壽命的主要因素，逐一敘述了各因素的影響程度，強 調了對地磅稱重傳感器進行疲勞試驗檢測的重要意義。

前言

國外的很多統計資料表明，在機械產品中，約有50% ~90%的機械零件失效于疲勞破壞。尤其是近 些年，隨著機械向髙溫、高速和大型方向的發展，所造成的機械應力、熱應力越來越高，零件使用條件 越來越惡劣，疲勞破壞事故也是越來越多。

我國目前尚未對疲勞破壞問題作過全面調查，但同類產品的使用壽命比發達國家明顯偏低的現狀, 使得疲勞強度試驗工作的開展成為我國機械類各行業刻不容緩的重要研究課題。稱重傳感器作為機械類 的一個分支，為確保產品長期有效、穩定的工作，疲勞試驗檢測確實應當作為傳感器生產廠家對產品實 施全面檢測的主要指標之一。

1.影響地磅稱重傳感器疲勞壽命的主要因素

從稱重傳感器的組成結構上看，影響稱重傳感器疲勞的因素應分為：

可以造成傳感器彈性體結構疲勞失效的因素；

容易引起電阻應變計疲勞損壞的因素。

上述影響疲勞壽命的因素大致可以分為四大類：材料、載荷、結構形式和尺寸、工作環境。下面就 對這四種因素分別進行簡單的分析論述：

1.1材料

材料對疲勞的影響主要指材料的種類和材料的特性。不同的材料，其成分、配比不同，從而疲勞特 性不同D熱處理可以改變或改善材料的金相組織，同樣的材料由于不同的熱處理過程，可以具有不同的 疲勞特性。研究表明，凡影響材料靜強度的因素都同樣對疲勞強度有影響，并且材料的靜強度與材料的 疲勞強度成正比。

對于工程運用，材料對疲勞的影響主要體現在不同的材料會表現出不同的疲勞特性，所以，可以根 據不同的疲勞壽命要求選擇不同種類和特性的材料。

材料內部存在缺陷——裂紋是產生疲勞失效的主要原因之一。疲勞裂紋常常從零部件的表面產生并 開始擴展。

1.2 載荷

載荷對疲勞的影響主要指載荷的波形、載荷的頻率、載荷順序、載荷的幅值、載荷的均值、載荷的 循環次數對疲勞的影響。

在工程實際中，應力-時間歷程的波形有許多種形狀，但研究表明：應力-時間歷程的波形雖然對 疲勞有影響，但影響不大。因而可不考慮波形對疲勞的影響。

應力-時間歷程的頻率對疲勞的影響比較小。一般零件的應力-時間歷程的頻率在50 ~ 150Hz 范圍內，在這個頻率范圍內，多數材料的疲勞極限很少受影響，因此在工程中，一般可不考慮載荷 頻率的影響。

載荷的順序對疲勞有一定的影響。在研究兩級載荷疲勞試驗時，對高-低載荷情況，零件的累計損 傷率大于1;對于低-高載荷情況，零件的累計損傷率小于1。有規律變化的加載情況，零件的累計損 傷率的波動范圍比較大，隨機加載情況，零件的累計損傷率的波動范圍比較小。由于目前還未能較好地 考慮加載順序對疲勞的影響，因而可暫不考慮載荷順序。

載荷的幅值、載荷的均值、載荷的循環次數是載荷譜的三要素，它們之間的關系構成一個完整的載 荷譜。載荷的幅值是諸多因素對疲勞影響最大的因素。零件的疲勞失效，除了它的內在因素，如微觀裂 紋的重要作用外，外部因素起主要作用的便是載荷的幅值。正是由于載荷的波動或應力波動，使零件承 受具有循環特性的變化載荷，從而在循環一定次數后，零件便產生疲勞失效。載荷的幅值對疲勞的影響 遠大于載荷的均值，零件的疲勞對載荷的幅值十分敏感。

1.3結構形式和尺寸

因彈性體形狀上的突變和尺寸上的突變，常常會產生明顯的應力集中現象，應力集中會導致裂紋的 產生或加速裂紋的擴展，在裂紋擴展的過程中，裂紋連邊時而分離，時而擠壓，發生類似研磨的作用， 逐漸形成了斷口的光滑區，經過長期運轉后，裂紋不斷擴展并伸人到構件的內部，，當構件的有效截面 積被削弱到一定程度時，就會在某一次的過載下發生斷裂。所以，如果在制作過程中未采取響應的措施 消除應力或將應力降到盡可能小，避免可能發生的構件有效截面積的逐漸減小，就會影響傳感器的疲勞 性能，縮短傳感器的壽命。提髙彈性體的疲勞強度應盡可能減少應力集中和改善表面質量。

此外，據我們公司多年傳感器的設計和生產經驗可知，相同的材料、同樣的熱處理過程，尺寸較大 的彈性體的疲勞強度要低于尺寸小的彈性體的疲勞強度，因為隨著彈性體尺寸的增大，材料內部所含的 雜質、缺陷就相應增多，產生疲勞裂紋的可能性就愈大。所以，從提高產品的穩定性，增加產品的使用 壽命出發，應盡量將產品設計的緊湊一些，將傳感器體積和表面積降到最低。

1.4 工作環境

泛指傳感器的使用溫度、周圍環境的腐蝕性等。

溫度對疲勞有一定的影響。以高溫為例，高溫會引起彈性體材料表面的劇烈氧化，且由于髙溫應 力、高溫強化機制的變化，材料會發生小的缺口敏感性、熱松弛性，從而抗熱疲勞性降低。另外，高溫 會引起金屬材料的內部組織的不斷變化，導致抗疲勞損壞能力降低，因此，特殊的溫度環境下工作的零 部件，必須采用相應環境下獲得的疲勞試驗數據。一般來說，產品在室溫下的疲勞強度較其他溫度下的高。對于溫度變化不大的一般的工作環境，可以不考慮溫度對疲勞的影響。

腐蝕環境對疲勞有較大的影響，腐蝕環境常常使工程材料的疲勞強度降低，而且是大幅度的降 低。所以在傳感器的應用中，生產廠家一般都會在其使用說明中標明，無論是傳感器的使用還是存 放，都應保證溫度不低于-30T，相對濕度不大于85%的通風室內，而且不得含有腐蝕性氣體或腐 蝕性介質。

2.稱重傳想器疲勞檢測的實際意義

疲勞損壞通常是在沒有明顯先兆的情況下突然發生的，往往造成嚴重損失，因此，了解并掌握稱重 傳感器在交變應力下的性能，保證傳感器在“服役”期內不發生疲勞破壞，無論對傳感器的生產廠家還 是對傳感器的使用者來說都是十分重要和必要的，這也正是對稱重傳感器進行疲勞檢測的意義所在。濟 南金鐘公司曾對不同結構形式和尺寸的傳感器作過多次疲勞試驗，正是由于考慮到了彈性體結構對傳感 器疲勞壽命的影響并相應地改善了設計，所以產品的抗疲勞性很好。檢測數據見下表。

試驗機型號：InStnm8502電液伺服疲勞試驗機

3.結束語

綜上所述，傳感器疲勞強度的高低是反映地磅稱重傳感器產品長期穩定性和可靠性的一個不可忽視的指 標，在傳感器的制作生產過程中注意減小上述影響因素對疲勞壽命的影響，并對地磅傳感器進行疲勞強度的 檢驗測試應是傳感器生產廠家的工作重點之一。