本文简要论述了影响地磅称重传感器疲劳寿命的主要因素，逐一叙述了各因素的影响程度，强 调了对地磅称重传感器进行疲劳试验检测的重要意义。

前言

国外的很多统计资料表明，在机械产品中，约有50% ~90%的机械零件失效于疲劳破坏。尤其是近 些年，随着机械向髙温、高速和大型方向的发展，所造成的机械应力、热应力越来越高，零件使用条件 越来越恶劣，疲劳破坏事故也是越来越多。

我国目前尚未对疲劳破坏问题作过全面调查，但同类产品的使用寿命比发达国家明显偏低的现状, 使得疲劳强度试验工作的开展成为我国机械类各行业刻不容缓的重要研究课题。称重传感器作为机械类 的一个分支，为确保产品长期有效、稳定的工作，疲劳试验检测确实应当作为传感器生产厂家对产品实 施全面检测的主要指标之一。

1.影响地磅称重传感器疲劳寿命的主要因素

从称重传感器的组成结构上看，影响称重传感器疲劳的因素应分为：

可以造成传感器弹性体结构疲劳失效的因素；

容易引起电阻应变计疲劳损坏的因素。

上述影响疲劳寿命的因素大致可以分为四大类：材料、载荷、结构形式和尺寸、工作环境。下面就 对这四种因素分别进行简单的分析论述：

1.1材料

材料对疲劳的影响主要指材料的种类和材料的特性。不同的材料，其成分、配比不同，从而疲劳特 性不同D热处理可以改变或改善材料的金相组织，同样的材料由于不同的热处理过程，可以具有不同的 疲劳特性。研究表明，凡影响材料静强度的因素都同样对疲劳强度有影响，并且材料的静强度与材料的 疲劳强度成正比。

对于工程运用，材料对疲劳的影响主要体现在不同的材料会表现出不同的疲劳特性，所以，可以根 据不同的疲劳寿命要求选择不同种类和特性的材料。

材料内部存在缺陷——裂纹是产生疲劳失效的主要原因之一。疲劳裂纹常常从零部件的表面产生并 开始扩展。

1.2 载荷

载荷对疲劳的影响主要指载荷的波形、载荷的频率、载荷顺序、载荷的幅值、载荷的均值、载荷的 循环次数对疲劳的影响。

在工程实际中，应力-时间历程的波形有许多种形状，但研究表明：应力-时间历程的波形虽然对 疲劳有影响，但影响不大。因而可不考虑波形对疲劳的影响。

应力-时间历程的频率对疲劳的影响比较小。一般零件的应力-时间历程的频率在50 ~ 150Hz 范围内，在这个频率范围内，多数材料的疲劳极限很少受影响，因此在工程中，一般可不考虑载荷 频率的影响。

载荷的顺序对疲劳有一定的影响。在研究两级载荷疲劳试验时，对高-低载荷情况，零件的累计损 伤率大于1;对于低-高载荷情况，零件的累计损伤率小于1。有规律变化的加载情况，零件的累计损 伤率的波动范围比较大，随机加载情况，零件的累计损伤率的波动范围比较小。由于目前还未能较好地 考虑加载顺序对疲劳的影响，因而可暂不考虑载荷顺序。

载荷的幅值、载荷的均值、载荷的循环次数是载荷谱的三要素，它们之间的关系构成一个完整的载 荷谱。载荷的幅值是诸多因素对疲劳影响最大的因素。零件的疲劳失效，除了它的内在因素，如微观裂 纹的重要作用外，外部因素起主要作用的便是载荷的幅值。正是由于载荷的波动或应力波动，使零件承 受具有循环特性的变化载荷，从而在循环一定次数后，零件便产生疲劳失效。载荷的幅值对疲劳的影响 远大于载荷的均值，零件的疲劳对载荷的幅值十分敏感。

1.3结构形式和尺寸

因弹性体形状上的突变和尺寸上的突变，常常会产生明显的应力集中现象，应力集中会导致裂纹的 产生或加速裂纹的扩展，在裂纹扩展的过程中，裂纹连边时而分离，时而挤压，发生类似研磨的作用， 逐渐形成了断口的光滑区，经过长期运转后，裂纹不断扩展并伸人到构件的内部，，当构件的有效截面 积被削弱到一定程度时，就会在某一次的过载下发生断裂。所以，如果在制作过程中未采取响应的措施 消除应力或将应力降到尽可能小，避免可能发生的构件有效截面积的逐渐减小，就会影响传感器的疲劳 性能，缩短传感器的寿命。提髙弹性体的疲劳强度应尽可能减少应力集中和改善表面质量。

此外，据我们公司多年传感器的设计和生产经验可知，相同的材料、同样的热处理过程，尺寸较大 的弹性体的疲劳强度要低于尺寸小的弹性体的疲劳强度，因为随着弹性体尺寸的增大，材料内部所含的 杂质、缺陷就相应增多，产生疲劳裂纹的可能性就愈大。所以，从提高产品的稳定性，增加产品的使用 寿命出发，应尽量将产品设计的紧凑一些，将传感器体积和表面积降到最低。

1.4 工作环境

泛指传感器的使用温度、周围环境的腐蚀性等。

温度对疲劳有一定的影响。以高温为例，高温会引起弹性体材料表面的剧烈氧化，且由于髙温应 力、高温强化机制的变化，材料会发生小的缺口敏感性、热松弛性，从而抗热疲劳性降低。另外，高温 会引起金属材料的内部组织的不断变化，导致抗疲劳损坏能力降低，因此，特殊的温度环境下工作的零 部件，必须采用相应环境下获得的疲劳试验数据。一般来说，产品在室温下的疲劳强度较其他温度下的高。对于温度变化不大的一般的工作环境，可以不考虑温度对疲劳的影响。

腐蚀环境对疲劳有较大的影响，腐蚀环境常常使工程材料的疲劳强度降低，而且是大幅度的降 低。所以在传感器的应用中，生产厂家一般都会在其使用说明中标明，无论是传感器的使用还是存 放，都应保证温度不低于-30T，相对湿度不大于85%的通风室内，而且不得含有腐蚀性气体或腐 蚀性介质。

2.称重传想器疲劳检测的实际意义

疲劳损坏通常是在没有明显先兆的情况下突然发生的，往往造成严重损失，因此，了解并掌握称重 传感器在交变应力下的性能，保证传感器在“服役”期内不发生疲劳破坏，无论对传感器的生产厂家还 是对传感器的使用者来说都是十分重要和必要的，这也正是对称重传感器进行疲劳检测的意义所在。济 南金钟公司曾对不同结构形式和尺寸的传感器作过多次疲劳试验，正是由于考虑到了弹性体结构对传感 器疲劳寿命的影响并相应地改善了设计，所以产品的抗疲劳性很好。检测数据见下表。

试验机型号：InStnm8502电液伺服疲劳试验机

3.结束语

综上所述，传感器疲劳强度的高低是反映地磅称重传感器产品长期稳定性和可靠性的一个不可忽视的指 标，在传感器的制作生产过程中注意减小上述影响因素对疲劳寿命的影响，并对地磅传感器进行疲劳强度的 检验测试应是传感器生产厂家的工作重点之一。