在世界各地，每時(shí)每刻都有各種各樣的吊車在運(yùn)轉(zhuǎn)。碼頭（海運(yùn)碼頭和內(nèi)河碼頭）、儲(chǔ)運(yùn)倉(cāng)庫(kù)、冶金企業(yè)、鑄造廠等，幾乎都依靠各種吊車進(jìn)行裝艙、卸貨、吊運(yùn)。在吊車上安裝電子稱量系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）在吊運(yùn)作業(yè)中進(jìn)行稱量，可實(shí)現(xiàn)貨物直接交付，加速進(jìn)倉(cāng)盤貨，節(jié)省大量時(shí)間。

（2）不另外占用稱量空間和時(shí)間。

（3）一臺(tái)吊車秤的價(jià)格要比一臺(tái)平臺(tái)秤便宜得多。

（4）配上先進(jìn)儀表，可同計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行作業(yè)得程序控制。

吊鉤秤是一個(gè)自成系統(tǒng)的、專用于起重機(jī)械的電子衡器。它不需要對(duì)原來(lái)的其中設(shè)備進(jìn)行改造，在應(yīng)用上又有很大的靈活性，所以近年來(lái)也得到了普遍應(yīng)用。

門式起重機(jī)是各工礦企業(yè)應(yīng)用最多的一種起重設(shè)備。以煉鋼廠為例，一個(gè)煉鋼廠就擁有十多臺(tái)門式吊車。依量程大小、制造年代、引入國(guó)家的不同，在基本結(jié)構(gòu)類似的情況下，又有多種形式，圖2.4.1為其卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的典型圖例。

1.門式起重機(jī)的稱量特點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)門式起重機(jī)在吊運(yùn)重物的同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，是幾年來(lái)人們所一直探索的課題。實(shí)踐證明，我們現(xiàn)已能達(dá)到的稱量計(jì)數(shù)水平與人們期望得到的目標(biāo)商有相當(dāng)?shù)木嚯x。這是因?yàn)殡娮拥踯嚦优c電子平臺(tái)秤相比有以下特點(diǎn)：

（1）假如把電子吊車秤模擬秤一臺(tái)安裝在房頂?shù)碾娮优_(tái)秤，那么我們不難理解兩者之間的一個(gè)明顯差別，吊車秤的底座在吊運(yùn)作業(yè)中是在不停地改變水平狀態(tài)地；其偏轉(zhuǎn)的大小決定于吊車原設(shè)計(jì)的剛度和吊車的安裝質(zhì)量。

門式起重機(jī)的橫梁跨巨大，衡行車起吊重物后橫梁撓度大，橫行位置不同，其“秤座”的偏轉(zhuǎn)是前后不一的。

橫梁縱向行走范圍大（超過(guò)50m），兩條走行軌道的安裝水平狀態(tài)原來(lái)就存在一定誤差，運(yùn)行一段時(shí)間后，可能擴(kuò)大誤差。因此吊車橫梁在移動(dòng)時(shí)，“秤座”的位置會(huì)再次產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。

總所周知，電子秤秤座的水平狀態(tài)會(huì)直接影響重力方向與傳感器計(jì)量軸線之間的偏轉(zhuǎn)，從而會(huì)影響稱量精度。

（2）被稱量重物的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。

重物起吊后，由于起吊重物的重心與吊掛支點(diǎn)不垂直，必然引起重物的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中收到機(jī)械摩擦和空氣阻尼等因素的影響，致使重力按一條衰減的正弦波變化，所以，電子吊車秤要得到一個(gè)穩(wěn)定讀書，必然需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的采樣時(shí)間。

（3）被稱量重物的加速度和沖擊。

吊車卷?yè)P(yáng)筒收放鋼纜時(shí)，重物因附加速度變化引起的重力同向的附加力值很客觀。剎車時(shí)，因重物慣性運(yùn)動(dòng)還會(huì)對(duì)傳感器產(chǎn)生稱量方向的沖擊力，吊車平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物水平方向的加速度也會(huì)產(chǎn)生垂直分量。

（4）剛生傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦力、夾角變化及鋼繩自重的變化。

吊車的提升高度為18m左右，鋼繩往返滑輪較多，因此重物計(jì)量受到鋼繩自重和傳動(dòng)系統(tǒng)摩擦力的影響。卷?yè)P(yáng)筒、定滑輪及下面的動(dòng)滑輪構(gòu)成一個(gè)夾角不斷變化的三角形，對(duì)上面兩支點(diǎn)的作用力也隨起吊高度的改變而不斷變化，

（5）稱量過(guò)程中幾乎始終伴隨著復(fù)雜的振動(dòng)。

吊車、鋼絲繩、傳感器構(gòu)成一個(gè)彈性振動(dòng)系統(tǒng)。其中吊車大梁的振動(dòng)頻率在3.5~5Hz之間，鋼繩的顫動(dòng)頻率較為復(fù)雜，其縱向振動(dòng)估算公式為：

橫向振動(dòng)按縣振動(dòng)基頻計(jì)算公式為：

式中：

估計(jì)合成后的鋼繩顫動(dòng)頻率在10~15Hz范圍內(nèi)，致使傳感器受到多變的振動(dòng)力（其中g(shù)為重力加速度，L為擺長(zhǎng)）。

鑒于重物起吊后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和傳感器受力狀態(tài)的復(fù)雜性，組件要在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下精確計(jì)量物料重量，是一個(gè)有待突破的技術(shù)難題。

國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的吊車秤，也都規(guī)定重物起吊后要給予一定的采樣時(shí)間。由于吊車秤在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中巨大的實(shí)用價(jià)值，所以許多科技人員為克服這些不利因素做出了卓越的努力，并取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)。

2.稱重傳感器安裝在動(dòng)滑輪兩端的組秤計(jì)數(shù)

這種設(shè)置方案的優(yōu)點(diǎn)是傳感器直接承受起吊重物的全部重量，不受吊車橫梁撓度、重物提升高度、鋼繩傳動(dòng)系統(tǒng)摩擦力等因素的影響，因此具有很高的計(jì)量精度。

圖2.4.2為瑞典FLINAB公司研制的新型吊車秤。起吊重物的重量通過(guò)兩側(cè)鋼板掛在左右兩只傳感器的四只加載荷座商，鋼絲繩通過(guò)動(dòng)滑輪軸，加負(fù)荷與兩只雙剪切梁傳感器的中間承載平面上。傳感器電纜由裝在橫跑車上的電纜同步收放裝置進(jìn)行收放。

圖2.4.3所示為焊接到原動(dòng)滑輪側(cè)板上的一個(gè)零件。內(nèi)部型腔中的左右兩個(gè)突起臺(tái)階能對(duì)傳感器起橫向限位作用，頂端臺(tái)階起傳感器過(guò)載保護(hù)作用。圖2.4.4為橋式傳感器的外形圖及它與動(dòng)滑輪軸的組合位置圖。圖2.4.5為橋式傳感器的受力狀態(tài)圖?？傮w組裝完成后，側(cè)板外平面上在加復(fù)保護(hù)蓋板。這種吊車秤靜指標(biāo)能達(dá)到3000分度，滿足國(guó)際法制計(jì)量組織三級(jí)商用秤的計(jì)量要求。

圖2.4.6為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的兩只橋式傳感器反向支承動(dòng)動(dòng)滑輪軸構(gòu)成的電子吊車秤。這個(gè)方案需對(duì)原設(shè)備作一些改造，另?yè)Q一根加長(zhǎng)的動(dòng)滑輪軸，增加一副傳感器的支承架。

3.稱重傳感器安裝在定滑輪兩端的組秤技術(shù)

這個(gè)方案經(jīng)多年探索，已為許多冶金企業(yè)所采用，并獲得了很好的稱重效果。吊車改造后所能達(dá)到的計(jì)量精度，決定于下列技術(shù)細(xì)節(jié)。

（1）支承定滑輪軸的橋式傳感器，必須采用魚背式截面的軸孔支承結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2.4.7）

因?yàn)槎ɑ嗇S與兩端橋式傳感器支承孔槽之間，在現(xiàn)場(chǎng)安裝要做到絕對(duì)水平和同心、使復(fù)合呈均布接觸狀態(tài)是不可能的。及時(shí)安裝得到絕對(duì)水平和同心，在載荷作用下一旦軸產(chǎn)生撓度，也會(huì)使力點(diǎn)產(chǎn)生偏移，從而引起相當(dāng)大的稱量誤差。魚背式截面承載能適應(yīng)這兩種不可避免地變化。它與定滑輪軸之間能失重保持中心地點(diǎn)接觸，還能保證力作用點(diǎn)和力作用線地基本不變。魚背式承載結(jié)構(gòu)能取得很高地標(biāo)定精度。

（2）定滑輪軸徑向、軸向限位器的設(shè)計(jì)技術(shù)。

在重物吊運(yùn)中，定滑輪軸肯定會(huì)受到徑向、軸向的水平分力。為保證設(shè)備安全和作業(yè)安全，必須設(shè)置定滑輪軸的限位器。實(shí)踐證明，限位器設(shè)置是都合理，直接關(guān)系到稱量效果。

圖2.4.8所示為一種施工方便而又不會(huì)引入誤差的限位方法。其中徑向間隙α應(yīng)在3-5mm之間，軸向間隙β應(yīng)在2-3mm之間。不餓合理的限位裝置，會(huì)因卡板與軸之間的摩擦力而嚴(yán)重影響計(jì)量精度。

在門市吊車改造中，還常碰到某些吊車的定滑輪與箱體側(cè)板間距小于60mm而無(wú)法安裝橋式傳感器的情況。此時(shí)可采用環(huán)式吊板吊掛定滑輪軸，然后再橫跑車上安裝魚背截面橋式傳感器來(lái)解決。

4.稱重傳感器安裝在橫行車框架下的組秤技術(shù)

圖2.4.12為稱重傳感器安裝在小跑車下的電子吊車秤示意圖。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是能采樣起吊重物的全部重量，并且不隨起吊高度的變化而變化，不受鋼絲繩在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的摩擦力的影響，由于傳感器離起吊物有較長(zhǎng)的距離，所以可用于熱物料的吊運(yùn)計(jì)量。

實(shí)踐證明，當(dāng)橫行車啟動(dòng)、剎車、運(yùn)行時(shí)，稱量架的水平?jīng)_力及水平加速度力會(huì)嚴(yán)重干擾計(jì)量精度。此外，橫梁的撓度會(huì)使稱量框架的水平狀態(tài)變化，從而影響稱量精度并引入水平方向干擾力。所以，稱量框架中間必須安裝球柱式水平限位器，限位間隙控制在0.3-0.5mm，使水平限位球面柱承擔(dān)上述所有水平方向的力值。四個(gè)支承式傳感器，采用鋼球-球窩支承結(jié)構(gòu)，或采用搖桿式傳感器，允許左右擺晃1~2度，從而消除了水平?jīng)_擊的干擾。

5.稱重傳感器安裝在卷?yè)P(yáng)筒一側(cè)的超載保護(hù)技術(shù)。

為保證設(shè)備和作業(yè)安全，起重設(shè)備必須安裝超載保護(hù)裝置。如圖2.4.13所示，該稱重裝置對(duì)原有門吊的改造工作量小，而能穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)超載報(bào)警，自動(dòng)切斷起升電機(jī)的主回路。對(duì)大噸位門吊。也可在卷?yè)P(yáng)筒軸座下，左右縱向安裝兩只平面橋式傳感器來(lái)解決超載保護(hù)問(wèn)題。

6.稱重傳感器安裝在橫行大梁鋼軌下的組秤技術(shù)

筆者曾設(shè)計(jì)了一種長(zhǎng)500mm的特殊平面?zhèn)鞲衅鳌F軌形橋式傳感器。按輪距把四個(gè)這樣的傳感器串接在橫行車行鐵軌上，就可對(duì)起吊重物進(jìn)行計(jì)量。這種組秤方法的優(yōu)點(diǎn)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電纜可固定布線，無(wú)須收放，秤座水平狀態(tài)相對(duì)一致。缺點(diǎn)是橫行車必須人為的開到計(jì)量軌上來(lái)過(guò)秤，增加司機(jī)操作上的困難，其橫梁端部必須安置緩沖定位裝置。