上海鹰衡称重设备有限公司 称重传感器研究的主要方向为称重传感器的标定工作[1,2]。在称重传感器加工辅助装置研究方面, 戴俊平等[3]设计了一种称重传感器误差标定装置托盘提升装置, 申言远等[4]设计了一种称重传感器蠕变误差检测装置。上述学者的研究主要集中在称重传感器标定装置的研制以及开发。称重传感器在实际制造环境过程不可避免的存在一些灰尘、油污等污染物, 在传感器出厂前需要对其进行清理。随着称重传感器设计水平不断地提高, 鉴于称重传感器外形设计的复杂性, 给称重传感器的包装以及清洗维护造成了很大的负担。目前, 国内部分企业出厂前对称重传感器的Zui后清洗工作仍是由技术工人手工完成, 需要耗费大量的人工和时间。因此, 为了解决称重传感器Zui后清洗包装自动化程度低的问题, 有必要设计一种称重传感器清洗辅助装置[5,6,7,8]。

本文以四杆机构为基础设计了一种新型称重传感器清洗机, 利用四杆机构实现称重传感的压紧固定, 之后采用高压气体对传感器表面油污进行清理。

1 称重传感器清洗机装置及其工作原理

称重传感器清洗机由机架、清洗装置、固定机构、传送机构等4部分组成。称重传感器清洗机工作原理:在对称重传感器进行清洁作业时, 首先将称重传感器放置到传送滚刷上 (其材料为橡胶) , 在电机带动下不断用滚刷清扫掉称重传感器上面的油污、灰尘;当称重传感器运动到整个装置中部时, 转动手轮通过四杆机构将称重传感器夹紧, 同时上部分滚刷对称重传感器上部分进行清扫;当称重传感器固定好之后, 上、下气缸阀门打开, 利用高压气体对称重传感器残留的油污、灰尘进行吹洗;Zui后, 采用人工检验清洗是否合格, 如果不合格再重复上述过程。称重传感器清洗机装置整体模型如图1所示。

2 预应力模态分析

2.1 机架有限元模型建立

有限元分析时将机架三维模型导入ANSYS Workbench中, 设置好材料参数。称重传感器清洗机机架的制造材料采用的是结构钢, 其密度ρ=7.85 g/cm3, 弹性模量E=2×1011Pa, 泊松比μ=0.3, 屈服强度为235 MPa, 抗拉强度为375 MPa。采用自由网格划分模式对机架三维模型进行有限元网格划分[[9,10,11,12,13,14]-14], 得到523 819个节点, 467 923个单元。

2.2 静力学分析

称重传感器清洗机机架的主要参数:长564 mm, 宽400 mm, 高1770 mm, 质量约为98.896 kg。在实际称重传感器清洗机工作过程中, 机架要承受上、下两部气缸对其约1000 N的压力, 在网格划分完成之后, 边界条件设置时机架调平装置约束选择为Static Structural中的Fixed Support (固定约束) 、整体施加重力加速度和气缸安装部位施加Force (力) , 方向竖直向下, 大小为1000 N。通过静力学分析得到了机架在实际工作过程中的变形、应力云图如图2所示。

由图2 (a) 可知称重传感器清洗机机架在实际工况下Zui大位移主要分布在气缸安装部位, 且Zui大变形值为0.326 mm, 变形量较小。由图2 (b) 可知称重传感器清洗机机架在实际工况作用下的Zui大应力67.588 MPa, 与屈服强度235 MPa相比更小, 安全裕度较大, 满足强度要求, 表明了称重传感器清洗机机架设计结构的合理性。