一、 起重機(jī)械相關(guān)零部件和吊具的安全要求
與電子吊秤上部和下部相連接的起重機(jī)械相關(guān)零部件和吊具，說(shuō)得具體一點(diǎn)就是各類吊鉤和各類吊具。各類吊鉤和各類吊具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)程以及使用維護(hù)注意事項(xiàng)等具體內(nèi)容很多，按設(shè)計(jì)、制造、使用三個(gè)階段來(lái)劃分，可概括如下：
1、設(shè)計(jì)階段
①承載結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，受力明確，傳力直接，減少應(yīng)力集中的影響。
②設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮動(dòng)載、磨損、腐蝕、溫度、工作環(huán)境等因素對(duì)安全性能的影響。
③承載結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。④承載結(jié)構(gòu)的材料通常推薦使用延伸率高，沖擊功較大的低合金鋼等鋼材。
2、制造階段
①承載件表面與內(nèi)部應(yīng)無(wú)足以影響使用的缺陷，且應(yīng)有良好的抗疲勞性能。
②鍛件纖維走向、軋制件軋制方向應(yīng)力與受力方向保持一致。對(duì)采用氣割等方法加工表面形成的熱影響區(qū)必須予以消除。
③制造材料、外購(gòu)零部件必須有制造單位的合格證等技術(shù)證明文件，否則應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，查明性能合格后方可使用。
④高強(qiáng)螺栓連接應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)要求使用工具擰緊。
⑤經(jīng)檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，制造單位應(yīng)在其適當(dāng)位置作出不易磨損的標(biāo)記，并簽發(fā)合格證。標(biāo)記內(nèi)容至少應(yīng)包括：額定起重量（極限工作載荷）、檢驗(yàn)標(biāo)志、生產(chǎn)編號(hào)、制造日期、制造單位；合格證內(nèi)容應(yīng)包括主要技術(shù)性能參數(shù)；產(chǎn)品售出時(shí)，應(yīng)附有安全使用、
維護(hù)保養(yǎng)說(shuō)明書。
3、使用階段
①?gòu)?qiáng)調(diào)使用過(guò)程中的定期安全檢查。
②有明確的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。
二、用起重機(jī)械的安全標(biāo)準(zhǔn)來(lái)審視電子吊秤
1、設(shè)計(jì)電子吊秤的機(jī)械設(shè)計(jì)可分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)，兩者對(duì)安全都很重要。這里想就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多說(shuō)兩句。電子吊秤的結(jié)構(gòu)形式很多，本文也只能選擇其中兩種常見(jiàn)的形式加以分析比較。以傳感器的受力方式來(lái)分：
*類結(jié)構(gòu)：傳感器受拉力，例如使用 S 型傳感器、LN 拉式傳感器。
第二類結(jié)構(gòu)：傳感器受壓力，例如使用扭環(huán)式傳感器、輪輻式傳感器。
在傳感器受拉力的吊秤中，又可以分三種：
①采用通用型的 S 型傳感器，即兩端內(nèi)螺紋的 S 型傳感器，再通過(guò)上、下連接件分別連接卸扣和吊鉤（上部也有直接連接吊環(huán)螺釘?shù)模?。多用?10t 及以下量程。
②采用通用型的 LN 型拉式傳感器，即兩端外螺紋的 LN 型傳感器，再通過(guò)上、下連接件分別連接卸扣和吊鉤。多用于 1～50t 量程。
③整體式 S 型傳感器和 LN 型拉式傳感器，即取消上下螺紋，將上、下連接件和傳感器做成一個(gè)整體，可以直接連接卸扣和吊鉤。
前兩種結(jié)構(gòu)都有螺紋連接承載全部載荷。我們知道，螺紋是機(jī)械連接中應(yīng)用的一種?？赡苁且?yàn)閼?yīng)用太普遍了，在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，人們往往自然地偏重高技術(shù)，象螺紋連接這類“一般技術(shù)"往往不被重視，忘記了這是應(yīng)予特別注意的零部件，忽視了不少技術(shù)細(xì)節(jié)。螺紋是一種復(fù)雜的表面，影響其疲勞壽命的因素比較多，可靠性就比較低。具體到電子吊秤中，主要受力結(jié)構(gòu)件的承載螺紋而言，可能的影響因素有：①采用高強(qiáng)材料，缺口敏感性強(qiáng)。制造過(guò)程中材料的熱處理，機(jī)械加工的表面粗糙
度、圓角，乃至原材料中的雜質(zhì)多少和形態(tài)都會(huì)對(duì)螺紋的壽命產(chǎn)生影響。
②擰緊力矩的控制不當(dāng)，使螺紋受到過(guò)大的預(yù)緊力。
③由于連接件設(shè)計(jì)不當(dāng)，或機(jī)械加工精度低，或使用不當(dāng)，都有可能在使用中使螺紋受到偏心載荷，惡化螺紋的受力狀況。
同是傳感器受拉力，采用通用型的 S 型傳感器和 LN 傳感器的設(shè)計(jì)，同是螺紋連接，其安全性也有所不同。
①筆者查閱了國(guó)內(nèi)主要傳感器廠家的產(chǎn)品樣本，同樣量程，S 型傳感器的螺紋直徑幾乎都小于 LN 傳感器的螺紋。這可能是因?yàn)橥ㄓ眯偷?S 型傳感器普遍采用的是內(nèi)螺紋，傳感器的厚度必須保證螺母的基本尺寸要求，但是傳感器的厚度又不可能增加太大。
②S 型傳感器與下連接件的連接通常采用的是緊螺紋連接，LN 傳感器與上下連接件的連接都是松螺紋連接。在緊螺紋連接中，需要施加預(yù)緊力，無(wú)疑就減小了螺紋的有效載荷裕量。緊螺紋連接需要更大的安全系數(shù)才能保證安全，特別是不使用扭矩扳手控制預(yù)緊力的場(chǎng)合。在電子吊秤中，S 型傳感器的連接通常是短螺紋連接。短螺紋連接還有應(yīng)力幅值偏大的問(wèn)題應(yīng)該關(guān)注。
③由于傳感器性能的需要，傳感器的彈性元件硬度相對(duì)比較高。也就是說(shuō)，S 型傳感器上的內(nèi)螺紋硬度比較高。這與通常要求螺母硬度低于螺桿硬度改善螺紋間的應(yīng)力分布的要求相背，在一定程度上會(huì)降低螺紋連接的疲勞壽命。
正是考慮到螺紋連接的缺點(diǎn)，有些廠家設(shè)計(jì)了的整體式的 S 型傳感器、整體式LN 型拉式傳感器，取消了螺紋連接，在一定程度上提高了安全性。
上述*類結(jié)構(gòu)的三種設(shè)計(jì)還有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是整個(gè)系統(tǒng)的安全性不可能高于傳感器自身的安全系數(shù)。雖然理論上也可以另外設(shè)計(jì)過(guò)載保護(hù)結(jié)構(gòu)，但是由于成本將大大增加，事實(shí)上采用的很少。而傳感器作為信號(hào)源，為了保證測(cè)量準(zhǔn)確度又不允許靈敏度太低，這就限制了傳感器的安全系數(shù)不可能太高。在第二類結(jié)構(gòu)中，選用扭環(huán)式傳感器或輪輻式傳感器，利用反向器實(shí)現(xiàn)和卸扣、吊鉤的連接。多用于 20t 及以上量程。與*類結(jié)構(gòu)相比，第二類結(jié)構(gòu)有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是承載環(huán)節(jié)沒(méi)有采用螺紋連接，而是只有軸銷連接，結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性相對(duì)要好不少。
二是反向器可以采用起重機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)推薦的低合金鋼材料。這類材料有較大的延伸率，較好的抗沖擊性能。
三是反向器可以設(shè)計(jì)更大的安全系數(shù)，即使傳感器過(guò)載損壞時(shí)，機(jī)械系統(tǒng)仍可以是安全的。有些教科書中稱之為“無(wú)限壽命設(shè)計(jì)"?？梢哉f(shuō)，這是電子吊秤zui安全的機(jī)械結(jié)構(gòu)。以上僅僅是針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的常見(jiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所做的分析比較，實(shí)際情況當(dāng)然要復(fù)雜一些。即使采用同樣的傳感器，實(shí)際連接可以不止一種設(shè)計(jì)。
2、制造
制造過(guò)程也是保證機(jī)械安全性的關(guān)鍵。
①材料自身的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品的安全性影響不可輕視。筆者曾對(duì)鋼材市場(chǎng)上的不同廠家的 40Cr 棒材做過(guò)分析，其質(zhì)量差別還是很明顯的。對(duì)于起重結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)不能僅僅看其化學(xué)成分和機(jī)械性能，金相檢驗(yàn)也是必要的。這對(duì)有缺口敏感性的高強(qiáng)材料而言，鋼材的晶粒度、鋼材中夾雜物的等級(jí)對(duì)結(jié)構(gòu)件疲勞壽命的影響更明顯。
②制造技術(shù)對(duì)吊秤機(jī)械安全的影響是不言而喻的，主要體現(xiàn)在主要受力結(jié)構(gòu)件的鍛打、熱處理、機(jī)械加工三個(gè)方面，部分大量程產(chǎn)品可能會(huì)有焊接。衡器生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模通常都不大，往往不具備鍛打和熱處理能力。需要選擇合格的專業(yè)生產(chǎn)廠家，并注意加強(qiáng)產(chǎn)品的驗(yàn)收環(huán)節(jié)。
③產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和安全使用維護(hù)說(shuō)明。電子吊秤作為計(jì)量產(chǎn)品，相關(guān)的準(zhǔn)確度等級(jí)、計(jì)量器具制造許可證等標(biāo)志清楚，有關(guān)計(jì)量的使用的說(shuō)明也很詳細(xì)。但是，很少有廠家標(biāo)明電子吊秤的起重工作級(jí)別，盡管電子吊秤的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“與起重機(jī)配合工作的電子吊秤應(yīng)按 GB/T 3811-1983 中 4.1.3 確定其工作級(jí)別"。筆者不止一次發(fā)現(xiàn)，用戶在使用非常頻繁的起重機(jī)上使用普通的電子吊秤，導(dǎo)致斷裂事故的發(fā)生。至于其它使用過(guò)程中有關(guān)機(jī)械安全的注意事項(xiàng)，電子吊秤廠家明確列出的也不多。而且，與其它起重吊具不同的是，電子吊秤通常有外殼將部分機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子儀表罩起來(lái)，一般的起重工自然難以用常規(guī)方法進(jìn)行安全檢查，安全隱患也就更難以發(fā)現(xiàn)。一般電子吊秤也沒(méi)有采取措施限制使用次數(shù)或規(guī)定使用期限，實(shí)際上也是一種安全隱患。
3、使用
除了上面提及的因?yàn)橹圃焐坍a(chǎn)品標(biāo)識(shí)和安全使用維護(hù)說(shuō)明上的不足引起的安全問(wèn)題以外，也有用戶方面原因引起的，例如：
①起吊過(guò)程中斜拉，使得電子吊秤受力狀況惡化。
②配套的下部吊具不當(dāng)，使得電子吊秤受力狀況惡化。
③配套使用的上部吊鉤太大，限制了電子吊秤在吊鉤中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，可能使電子吊秤受到彎矩作用，對(duì)于結(jié)構(gòu)中有螺紋連接的吊秤尤為不利。
