固定式地磅承载力变形量测试的力原理探析

GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》国家标准自2009年9月1日实施，其中在应用 的适用性中，新加入了针对地磅承载器提出相对变形量的测试要求，其中涉及到制造大型固定式地磅的钢材至关重要。本文从材料力学的角度来简单分析用来制造大型固定式地磅的钢材对该 测试的影响程度，并以此分析该项测试在固定式地磅型式评价中的现实意义。
1.概述
GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》国家标准自 2009年9月1日实施以来，较以前相比最大之变化就是加 入了承载力变形量测试的新内容。该国家标准实施至 今，对制造大型固定式电子秤的生产厂商提出了更为细致 和具体的要求，其中最为重要的一点就是对于制造大型 固定式电子秤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.地磅承台钢材工作性质
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
强度是钢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;当电子秤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永久性 形变。强度在材料力学中用a表示，单位是MPa。
理解电子秤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1[生模量E，单位 是MPa;公式为：
 
 
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领域，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。在制造电子秤承台时常用的 碳素结构钢材Q235B的弹性模量E =(2.0~2.1) x 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;惯性矩的国际单位为(m4)。即面积二 次矩，也称面积惯1性矩。
对于制造大型电子秤的结构不同，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.国家标准的要求
GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》国家标准中的条款中指出:在现场测试或样机试验时，需要首先查阅 产品随机文件，并且了解该测试样机在加载相应重量载 何后的变形量值。
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：
 
 
4.结论
对于成型的固定式电子秤，在试验过程中，弹性模量E和截面轴惯性矩J为电子秤使用钢材本身材料属 性，其他量均为地磅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 固定式地磅的生产厂商提出了更为细致和具体的要求， 包括：⑴充分理解GB/T 7723-2008《固定式电子衡器》 中的条款；（2)对于制造地磅钢材的选择；(3)满足型式 评价对于固定式地磅的技术要求。