场桥称重传感器安装工艺改进方案

赵伟龙 容梓豪

集装箱运输是国际货物运输的主要方式之一。集装箱起重设备设定额定起吊质量，设备的起升钢丝绳、滑轮及减速箱等起重元件选型均须满足额定的受力要求。为了避免起重设备超载作业引发事故，设备配备称重系统。作为称重系统的检测元件，称重传感器的准确性和稳定性对确保起重设备作业安全至关重要。

1 场桥称重系统工作原理

传统场桥称重系统结构如下：4根起升钢丝绳的一端通过滑轮组合缠绕至起升卷筒，另一端吊装在小车架上;称重传感器以销轴形式穿插于起升钢丝绳锲型扣连接组件与小车架吊装孔之间。由于称重传感器直接受力于起升钢丝绳，称重系统能直接读取称重传感器信号，并通过运算得出吊装集装箱的质量。

场桥称重系统由称重传感器、信号传输线和安川输入输出模块等组成，其中，称重传感器由合金钢制成，中间为承受剪力作用的受力区、两侧测力区和两端受力传感器支撑区，内部双剪型电阻应变计（压敏应变片）粘贴在2个凹槽处，构成惠斯通电桥。4个称重传感器中：1号和2号称重传感器作为销轴与小车架电液推杆侧连接;3号和4号称重传感器与起升钢丝绳连接组件和小车架底部吊装孔连接，测量起升钢丝绳受力，并以直流电流模拟量方式通过信号传输线传至安川输入输出模塊。安川电控系统通过主可编程逻辑控制器计算并判断集装箱是否超重，从而限制设备起吊质量，确保设备作业安全。

2 场桥称重传感器安装工艺改进方案

传统称重传感器安装工艺：称重传感器以销轴形式穿插于小车架吊装孔与起升钢丝绳锲型扣连接组件之间（见图1）。

改进后的称重传感器安装工艺：称重传感器以销轴形式穿插于小车架吊装孔与起升钢丝绳锲型扣连接组件之间，连接组件另一侧通过可润滑销轴与小车架底部吊装孔和起升钢丝绳锲型扣连接（见图2）。

3 场桥称重传感器安装工艺改进方案的优势

当场桥作业时，起升钢丝绳随着吊具高度变化或小车前后行走而前后晃动，并随大车左右行走而左右晃动。在传统称重传感器安装工艺下：起升钢丝绳前后活动销轴因与吊装孔铜套摩擦而径向转动，导致称重传感器在钢丝绳拉力作用下也出现径向转动现象，使得其表面磨损严重;与此同时，称重传感器内部压敏应变片低幅高频振动，导致称重传感器输出信号紊乱，容易损坏称重传感器，从而引发设备故障，严重时可能导致安全事故。为了避免起升钢丝绳受损，为起升钢丝绳配备辅助其活动的可润滑式销轴。在小车架吊装孔与起升钢丝绳锲型扣原有连接组件的基础上新增1套连接组件，称重传感器被卡板固定后与连接组件作为中间固定轴，由可润滑式销轴辅助起升钢丝绳摩擦转动。在改进后的称重传感器安装工艺下，称重传感器表面不受径向扭力的作用和影响，从而避免其表面磨损。安装工艺改进前后称重传感器受力和摩擦比较如图3所示。安装工艺改进前后称重传感器磨损比较如图4所示。

场桥称重传感器安装工艺改进后，称重传感器不再受设备作业时高频振动的影响，从而避免因内部压敏应变片脱落而导致无信号反馈等故障，对延长称重传感器使用寿命、稳定信号输出等具有积极意义。在场桥起吊1个28 t重箱的1个起升动作周期内，安装工艺改进前后3号称重传感器输出值比较如图5所示。

4 场桥称重传感器安装工艺改进方案的实施

4.1 增加连接组件

新增加的连接组件规格须符合GB 6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》的规定，连接组件焊缝质量须满足JB 928-67《焊缝射线探伤标准》的要求。吊装连接组件销轴的直径须与设备吊装孔径一致，销轴配备可润滑装置，安装在小车架底部吊装孔内。连接组件另一侧吊装孔径须与称重传感器直径一致，且连接组件结构须满足称重传感器受力结构尺寸的要求。

当场桥往大车方向行走时，称重传感器可能出现径向转动现象。为了避免称重传感器磨损，连接组件上安装称重传感器的吊装孔须配备铜套;同时，为了确保称重传感器受力方向不变，连接组件吊装称重传感器侧配备2个螺栓孔，用于紧固固定称重传感器的卡板。

4.2 改变称重传感器安装位置

称重传感器的安装位置由原来的小车架底部吊装孔位置移至连接组件的连接位置。安装称重传感器时，须保证称重传感器所受拉力方向与设计拉力一致。改变称重传感器安装位置后，称重传感器的安装方向也相应改变。当场桥吊具往起升垂直方向或小车前后方向移动时，由于称重传感器径向方向与该运动轨迹平面垂直，称重传感器不受径向方向旋转力的作用，从而使称重传感器免受磨损。当场桥吊具往大车左右方向移动时，由于在司机操作大车行走时，吊具会升至最高处，吊具的惯性摆幅明显减小，并且此时吊具处于空载状态，称重传感器受力明显减小，使得其磨损概率大幅降低。

5 结束语

作为场桥的必备系统，称重系统的稳定性直接影响设备整体的稳定性。在无法提高场桥称重传感器品质的情况下，通过改进称重传感器安装工艺，既可以提高场桥称重系统的稳定性以满足现场作业需求，又能延长称重传感器的使用寿命，节约集装箱码头企业经营成本。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2020-01-10）