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眾所周知，皮帶秤極易受到各種外界因素的影響而使計量結(jié)果不可靠。因此評價作為可靠性（reliability）三大要素之一的耐久性（durability），對于皮帶秤的意義尤為突出。（另兩個要素分別是“操作安全性Security of operation”和“可修復(fù)性restorability”）

1.  一種新的皮帶秤耐久性試驗方法

皮帶秤的耐久性在很大程度上體現(xiàn)在它對于惡劣環(huán)境和工況的抵御能力。生產(chǎn)出性能良好，能適應(yīng)惡劣環(huán)境和工況，容易安裝、免于維護(hù)的皮帶秤一直是我們的愿望。經(jīng)過三年多的努力，我公司研發(fā)的陣列式皮帶秤（專利號：ZL2007 1 002 5317.0），已走向市場，受到眾多用戶的歡迎。在研發(fā)過程中，我們采用模擬惡劣工況下的物料試驗來對產(chǎn)品的耐久性摸底試驗。

皮帶秤是一種動態(tài)自動衡器，物料試驗是目前被普遍接受的試驗方法。為了將物料試驗成為對皮帶秤的開發(fā)、設(shè)計、改進(jìn)提供依據(jù)的常規(guī)手段，我公司投資兩千余萬元建造了“多輸送機接續(xù) 物料循環(huán)式 多功能皮帶秤自動校驗系統(tǒng)（專利號：ZL 2008 2018 6875.5）”及附屬工廠，該系統(tǒng)已由江蘇省科技廳和財政廳命名為“江蘇省動態(tài)稱重工程技術(shù)研究中心”。對于陣列式皮帶秤在額定操作條件及模擬惡劣工況下的性能試驗即在該中心進(jìn)行。

1.1 惡劣工況模擬試驗的方法和要求

我們的試驗方法是：在模擬惡劣工況下，對皮帶秤進(jìn)行散狀物料自動稱量試驗，每次試驗的物料量不少于最小累計載荷。試驗前允許對空秤重新校零，但不得修正斜率系數(shù)。要求：物料試驗的動態(tài)累計誤差不大于相應(yīng)準(zhǔn)確度等級皮帶秤使用中檢驗的最大允許誤差。

現(xiàn)行國際建議OIML R50:1997規(guī)定的準(zhǔn)確度等級是0.5級 (1)。對于本公研發(fā)的陣列式皮帶秤（8稱重單元），我們按優(yōu)于該等級的0.2級指標(biāo)考核，即：在額定操作條件下，動態(tài)累計誤差不劣于 ±0.1%；模擬惡劣工況時，動態(tài)累計誤差不劣于 ±0.2%。

1.2. 惡劣工況模擬試驗的項目

為涵蓋使用現(xiàn)場常見的惡劣工況，我們選擇了以下五項模擬工況試驗：

1.2.1 給料流量變動影響試驗

在同一次物料試驗的過程中，人為改變給料流量的大小，其中最大給料流量不小于最大流量的80%，最小給料流量可至0，給料流量變化循環(huán)次數(shù)不少于2次，斷流無料時間不少于五分之一的試驗時間。

1.2.2 皮帶張力影響試驗

上述中心的校驗系統(tǒng)所配套輸送機的皮帶張緊裝置下增設(shè)了水箱，通過遠(yuǎn)程自動控制水箱的給排水，可以改變皮帶張力的大小，以模擬皮帶張力的變化。

試驗時，水箱的貯水量改變不少于400kg（對于帶寬650 mm、800 mm皮帶秤）、600kg（帶寬1000 mm）、700kg（帶寬1200 mm）。在水箱的貯水量改變后進(jìn)行物料的自動稱量試驗。

1.2.3 托輥跳動和非準(zhǔn)直性影響試驗

在各稱重單元的每一托輥組上任選1支托輥，在其表面各綁扎直徑大于φ3的鐵絲不少于3根，鐵絲大致沿托輥外柱面母線安放并按底面圓周均布，以此模擬托輥沾料。

這時托輥的徑向跳動劇增，輸送機托輥組序列的準(zhǔn)直性遭到破壞，且發(fā)生機架振動和皮帶跳動。與此同時進(jìn)行物料的自動稱量試驗。

1.2.4 水平力影響試驗

在各稱重單元的每一托輥組上任選1支托輥，用木塊或其它合適材料，使托輥不能轉(zhuǎn)動。

在模擬托輥被堵轉(zhuǎn)，對皮帶造成水平力的條件下進(jìn)行自動稱量試驗。

1.2.5 帶速變動影響試驗

改變皮帶輸送機驅(qū)動電機供電變頻器的輸出頻率，使帶速降低到原帶速的25%以下（但不低于電機和變頻器的許可頻率），在皮帶速度與原速度偏差很大的條件下進(jìn)行自動稱量試驗。

2. 選擇模擬惡劣工況試驗評價皮帶秤耐久性的理由

2.1 現(xiàn)行法規(guī)無耐久性試驗的具體方法和程序

《連續(xù)累計自動衡器》國家計量檢定規(guī)程JJG 195-2002和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7721-2007依照OIML R50:1997設(shè)置了耐久性條款，要求電子皮帶秤在使用中長期保持其性能特征，能在額定操作條件下不超過最大允許誤差；能在受到干擾時不出現(xiàn)顯著增差，或能檢測出顯著增差并對其作出反應(yīng)。然而，上述三種技術(shù)法規(guī)卻語焉不詳，都沒有提出如何評價皮帶秤耐久性的具體試驗程序。

2.2 皮帶秤性能對于工況的依賴性強

皮帶秤性能對于工況的依賴性強。物料重力以外的附加力騷擾會對稱重傳感器產(chǎn)生影響，而這些附加力在皮帶秤使用中是極易出現(xiàn)的。物料流量大小、皮帶厚薄和松緊度、托輥高度差（準(zhǔn)直性）、皮帶輸送機上升傾角（凹凸彎曲）等諸因素的變化均會引起皮帶張力的變化，皮帶運行時會對托輥施加水平力，托輥沾料會引起皮帶的跳動和跑偏，皮帶速度的不穩(wěn)定也會造成稱重累計失準(zhǔn)。為了減小上述不利因素的影響，傳統(tǒng)理論對于皮帶秤的制造、安裝、維護(hù)提出了很高的要求。下面是《電子皮帶秤》舊規(guī)程JJG 650-90曾提出過的部分要求：

·皮帶接頭不超過三個，各連接段皮帶型號規(guī)格應(yīng)一致。不能用金屬卡子連接，應(yīng)粘接。接縫與皮帶側(cè)邊夾角不大于45°（1.3.2）；

· 輸送機縱梁在最大負(fù)荷下的相對撓度不大于0.012%（1.3.5）；

·稱重框架在最大流量下?lián)隙刃∮?/span>0.5mm（2.4.1）；

·托輥的徑向跳動應(yīng)小于0.2mm，軸向竄動小于0.5mm（2.4.2）；

·諸托輥與皮帶接觸的共面性（即準(zhǔn)直性）應(yīng)不大于0.5mm（2.4.3）。

雖然現(xiàn)行技術(shù)法規(guī)已不明文規(guī)定上述要求，但仍有不少廠家把這些要求列入了皮帶秤裝配調(diào)試工藝，以求他們的產(chǎn)品能在試驗中達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。然而，即使在安裝時暫且滿足了這些要求，也難以在皮帶秤使用現(xiàn)場長期保持，又如何體現(xiàn)皮帶秤的耐久性呢？用激光準(zhǔn)直儀固然可以在調(diào)整托輥高度時做到0.5mm的共面度，但氣候和時效中的應(yīng)力變化都可能使原本精心調(diào)好的準(zhǔn)直性遭到破壞，而皮帶、托輥的松動或沾料更可能使改變的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過要求的共面度公差。某種型式皮帶秤抵御惡劣工況的本領(lǐng)，在很大程度上反映了其能否長期保持規(guī)定計量性能的潛在能力。 

2.3 在用戶現(xiàn)場定期復(fù)檢的方式不適合型式評價

有人認(rèn)為，耐久性試驗是為檢驗被測皮帶秤在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后能否保持其性能特征的一種試驗；因此可以用周期檢定或使用中檢驗來作為耐久性試驗的方法。

我們認(rèn)為，這種產(chǎn)品投用后再檢的方式僅是對于某臺特定皮帶秤的耐久性評價，并不能反映該型號系列的普遍狀況，不適合于型式評價。因為：

（1）型式評價的對象是新產(chǎn)品或試制階段的老產(chǎn)品（如在結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面有較大改變，或轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)等情況），把客戶對于未經(jīng)耐久性評價的個別試制產(chǎn)品的試用作為規(guī)范的型式評價方式，顯然缺乏代表性和說服力，對客戶也是不負(fù)責(zé)任的； 

（2）在用戶現(xiàn)場以定期復(fù)檢的方式進(jìn)行耐久性試驗，要求被測皮帶秤在兩次試驗的間隔期間不得調(diào)整。這一的要求可能會影響用戶的正常使用，也難以得到有效地監(jiān)督保證；

（3）各家用戶的環(huán)境、工況和維護(hù)水平有很大的差異，試驗條件難以量化和可復(fù)現(xiàn)，無法做到基本一致，會使試驗結(jié)果缺失公正的可比性。

2.4  短時高嚴(yán)酷度試驗是耐久性試驗的普遍原則

IEC已經(jīng)制定了數(shù)以百計的環(huán)境試驗方法作為對電工電子產(chǎn)品耐久性的評判依據(jù)。這些方法多數(shù)屬于用較短時間的高嚴(yán)酷度試驗來模擬長期的影響。例如，用幾十小時或幾天的高低溫或濕熱循環(huán)來模擬一年四季的氣候變化，以各種頻率和加速度的振動、沖擊或跌落來模擬使用周期中可能出現(xiàn)的種種意外，等等。我們認(rèn)為，同樣可以用模擬惡劣工況的試驗作為對皮帶秤使用現(xiàn)場耐久性的評判依據(jù)。

結(jié)語

三年多來，我公司開發(fā)的多稱重單元陣列式皮帶秤在大量的物料試驗支持下，結(jié)構(gòu)日益完善，性能不斷改進(jìn)，能在各種惡劣的環(huán)境和工況中長期保持優(yōu)于0.2%的準(zhǔn)確度，成為客戶樂于選用的大宗物料快速貿(mào)易計量的解決方案。其中，模擬惡劣工況試驗這種行之有效的耐久性方法所起的作用功不可沒。為此，我們認(rèn)為模擬惡劣工況試驗作為型式評價的耐久性評價方法是可行的，也愿意為其他廠商生產(chǎn)的皮帶秤提供試驗場地和設(shè)施，使眾多皮帶秤的性能都能長期滿足規(guī)定的要求，讓古老的皮帶秤技術(shù)煥發(fā)青春！