利用實驗方法驗證地磅重現力值F的影響效應

車用地磅計量力值，會受到空氣密度的影響和承載介質密度的影響，為驗證不同影響效應，積極利用簡便易行的實驗方法，通過親力親為地實際檢測過程，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變化過程的效應響應。

一、引言

液態烴裝卸場站，每年對外輸出的物流車輛已達到 1890 輛，這些作業過程，均由裝卸場站計量班組承擔。在滿負荷運轉時，平均過磅稱重車輛每天多達 146 輛。盡管現在不像緊張狀態下那么繁忙工作，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，主要是加工生產物流輸入和產成品的銷售計量稱重，每一次過磅稱重都有一次沖擊荷載，對秤臺體產生沖擊振動，導致秤臺平面沖擊瞬變攝振。在過磅秤面上親力親行地運作，會不自覺地感受到上下車輛的攝動，使秤臺平面向上翅曲和向下撓曲變形。

二、探討過磅沖擊力作用下的沖擊振動形態

過磅車輛沖擊振動形態，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組動力的車輛做出限速規定，初始的動量沖擊是有很大的差異；差異變化數值越大，其產生的附加沖擊力、剪切力也就越大，故然引起彈性的稱重臺體產生動力形變，導致秤臺面上的作業人員會感到振動。這些車輛的荷載沖擊力、剪切力是振動的根本原因。在汽液態罐車平緩上下過磅稱重時，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，會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、側偏荷載過大，而產生的攝振最為強烈。

在一年的過磅稱重工作過程中，最為強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，在過秤臺面上有顯著的砂礫、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重過磅其間，再次親歷過秤臺面上的砂礫、塵磧跳動的不尋常現象，已留下深刻的反響。振動現象在現實生活中，是最常見的自然現象，為探討分析不可預知的振動，結合結構力學、分析力學、彈性力學理論，進行推演分析，基本確定單頻攝動變化的運動過程及其運動公式。具體公式如下所示：

以上所描述的秤臺平面單頻振動變形，獲得理論上釋解和演變形態的詮釋。

對于單頻變化振動曲面，四周邊界有四個鉸支點；不論是 x 方向的向上翅曲和 y 方向的向下撓曲，單頻振動的半波三種組合振型，都是沿對稱軸線扭轉振動，一個半波向上，而另一個半波向下，對稱與反對稱總是沿著軸線分界；而且變形與內力關系是相互協同應變的。隨著荷載量不同，振動體系相互正交位移，在曲面對稱軸線上，形成一條位移等于零的反彎線；一半作為一個鉸支固定，另一半作為鉸支振動。當振動位移最大時，變形速度等于零；當變形速度最大時，位移等于零的變化過程，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，是滿足位移邊界條件的，均布荷載的矩形秤臺面上的集中力，引起彈性曲面形變，不論對稱向上翅曲和向下撓曲的振型，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軸線上，分為對稱和反對稱曲面振動，從理論上對均布荷載和偏心荷載、側偏荷載的單頻振型進行深入探討，已取得新的理論認知；并親歷在基層一線崗位上，踐行工程師的職責，積極發揮出科技生產力的作用，釋放出應有的技術技能。

三、利用實驗方法驗證地磅重力重現值 F 的影響效應 ρoρw

液態烴裝卸場站，沒有對秤臺面振動進行過鑒定，本公司檢測中心也未曾對計量車用衡器做過專項振形測定。現有工作情況，可利用簡便易行的方式，對過磅稱重過程，進行振動觀測分析，確定其振動變化影響重力重現值 F 的效應。

（一） 實驗目的：驗證不同密度介質和重力場的浮力影響。

（二） 實驗原理：利用沖擊慣性變化，對空氣密度上浮力 ρo 和秤載介質質量密度 ρw 響應變化。

（三） 實驗工具：磁性圓環 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 型稱重天平一臺。

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

稱重地磅端面，用兩塊 φ50mm、φ25mm 磁性圓環對稱吸合在一起，構成一個 φ50mm、φ25mm磁性圓環體，吸附于秤臺面的端頭部下，通過環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；通過車輛重載沖擊慣性，帶動筒體內球體作反復振動，并統計振動頻率大小，判斷不同車載介質密度的上浮力 ρo，以及在沖擊慣性作用下不同介質密度 ρw 的響應變化，觀察其影響效應。實驗組合方法圖如圖 2 所示。

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

（五） 實驗結果：分別通過實際現場實驗觀察，由當天的 51 次過磅稱重，而統計出的沖擊振動響應變化記錄數據，記載下試驗觀測記錄。記錄數據如表 1 所示。

從記錄數據結果中可以看出；重量越大振動頻率越高，重量越輕振動頻率越低，沖擊對荷載介質密度有影響效果；而浮力對稱重介質也有明顯影響應效果；浮力越大，振動頻率越高，反之亦然。試驗觀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，運動以鉸接點為中心，呈扇形擺動，觀察其動態響應；而準橢球形鵝卵石觀測方法與銅螺桿基本相同，只是在環形磁鐵上，增設一個矩形方舟，放置準橢球形鵝卵石觀測。通過現場實驗數據與理論分析相符合，并獲得有效的驗證結論。

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

描述重現力值表達式：

本式摘自于 《裝卸車間汽車動態地磅凍害改造措施》 中。

理論與試驗動態響應過程，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題。以上通過客觀試驗，對擺動現象做出全面性的闡述，為精確校正計量值，提供科學理論依據，積極促進計量地磅的優化使用，作出賦有成效的驗證，共同探討一道分享，創造安全使用，精確計量，綠色和諧的新境界，具有一定的現實意義。

垂直振動頻率試驗觀測，應在固體貨物過磅稱重時，才會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重，產生攝振最為強烈顯著。試驗觀測過程的稱重介質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撓曲的振型，偏載過程單頻曲面振型試驗觀測的半波形態未能實現。在裝卸車間親歷過秤臺面不尋常的攝振現象，需要等待時機，驗證垂直振動的試驗觀測，再現偏心荷載扭轉對稱的單頻振動，得需耐心地親力親為的期待。在沖擊振動響應變化記錄中，垂直振動頻率項出現空白，振動響應變化數據無從獲得，因操作環境條件不具備，到此為止加以說明。

四、注意事項

單擺測試檢驗是在重載過磅稱重臺上進行，稍有不慎會出現意外人身傷害，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） 測試過程的實驗檢驗必須是重載過磅稱重。空載車輛不計入檢測范圍之內，重點監測重載車輛最后一軸，作為測試標準。

（2） 裝置檢修之后，處理報廢鋼材時，對載有廢鋼材運輸車不做檢測過程檢驗：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時，注意放泄閥是否有外泄滴落，一旦發現應用水及時沖洗，稀釋強腐蝕性介質，保護好秤臺面不受腐蝕危害。

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

（5） 測試進程中，注意過往車輛運行，發現有超量過載能力時，終止測試檢驗。

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

以上就測試過程，可能遇到的情況，進行提示說明，期望在整個試驗中，引以為戒；不出現意外傷害。

五、結束語

在工作過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，促進計量器具的使用性，優化考

量地磅的沖擊慣性，合理地保障使用安全，以獲得科學、有效、準確的計量值，是值得積極倡導的議題。深化開發計量地磅的技術技能，需要探索新的思路，促進基層的計量工作不斷發展，強化人本管理理念，共享新的成果，服務于液態烴裝卸場站崗位，服務于計量事業。