皮帶秤的兩種耐久性試驗(yàn)方法及其不同作用

一、前言

耐久性是皮帶秤一項(xiàng)至關(guān)重要的性能，已引起國(guó)內(nèi)外業(yè)界的重視，然而究竟該如何對(duì)皮帶秤的耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)至今尚無定論。筆者認(rèn)為存在著兩種耐久性：一是某種皮帶秤型式的耐久性潛能；二是某臺(tái)具體在用皮帶秤耐久性的實(shí)際表現(xiàn)。對(duì)于前者，須事先采用實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的型式評(píng)價(jià)方式，以預(yù)測(cè)和評(píng)估該型式皮帶秤的耐久性水平，作為鑒定其能以何種準(zhǔn)確度等級(jí)的名義獲得《制造計(jì)量器具許可證》，是法制管理計(jì)量器具市場(chǎng)準(zhǔn)入的必備條件之一。對(duì)于后者，可在售后采用用戶現(xiàn)場(chǎng)日常監(jiān)測(cè)和檢驗(yàn)的方式，用以對(duì)該臺(tái)皮帶秤的耐久性進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)使用中皮帶秤性能考核的結(jié)果，可以作為更合理地確定個(gè)性化校準(zhǔn)或檢定周期的依據(jù)。

二、國(guó)際建議現(xiàn)行版及其修訂稿關(guān)于耐久性的描述

1．對(duì)耐久性的要求

任何計(jì)量器具在其校準(zhǔn)周期間隔內(nèi)是否總能維持正常工作，是保證計(jì)量結(jié)果是否準(zhǔn)確、可靠的前提。皮帶秤國(guó)際建議對(duì)耐久性的要求是：電子皮帶秤的設(shè)計(jì)和制造能保證其在使用中長(zhǎng)期滿足：

（1）在額定操作條件下不超過允許誤差；（2）在受到干擾時(shí)不出現(xiàn)顯著增差，或能檢測(cè)出顯著增差并作出反應(yīng)。（參見 R50:1997(E)第 4.1 節(jié)、JJG 195-2002 或 GB/T 7721-2007的第 7.1 節(jié)）

2．關(guān)于“耐久性試驗(yàn)”的定義

對(duì)于 durability test（耐久性試驗(yàn)），皮帶秤國(guó)際建議的定義是：

（1）國(guó)際建議現(xiàn)行版是這樣定義的：“A test to verify whether the EUT is capable of maintaining its performance characteristics over a period of use.”（見 OIML R50:2007(E)之 T.7.4，其修訂稿 OIML TC9/SC2 R50-1:3CD / March 2010(T.6.4)、4CD / September 2011（T.6.4 3均沒有變更。）國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)的譯文是：“為檢驗(yàn)被測(cè)皮帶秤(EUT)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(yàn)。”（見JJG 195-2002:T7.5 或 GB/T 7721-2007:3.7.4）

（2）“Test intended to verify whether the EUT is able to maintain its performance characteristics over a period of use”。修改的文字在 verify（核實(shí)、查證）前增加了 intended（意欲），capable of maintaining 改成了 able to maintain，涵義看來大同小異，但似乎更強(qiáng)調(diào)了該能力的潛在性。筆者尚未見到公開的正式譯文。

3．關(guān)于“耐久性”的定義

對(duì)于 durability（耐久性），R50 現(xiàn)行版無此定義，修訂稿 4CD（T.3.12）和 5CD（0.3.12）根據(jù)OIML D 11:2004（E）第3.17條又增添了這一條：“Ability of an instrument to maintain its performance characteristics over a period of use”。目前也未見正式的譯文。

三、對(duì)國(guó)際建議所述耐久性的領(lǐng)會(huì)

1．耐久性是一種能力或本領(lǐng)

國(guó)際建議定義的原文在闡述耐久性及其試驗(yàn)時(shí)都用了諸如：capable、ability、able這樣的單詞，由此可見，耐久性不僅是一種表現(xiàn)出來的“性能特征（performance characteristics）”，而且更是一種“能力或本領(lǐng)”，它可以是顯現(xiàn)的或是潛在的。因此筆者覺得，是否可采用下列譯文從而更貼切地反映原文的含義：耐久性—計(jì)量器具在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后仍保持其性能特征的能力。 耐久性試驗(yàn)—為了要查證被測(cè)皮帶秤（EUT）是否具有在經(jīng)過規(guī)定的使用周期后仍可保持其性能特征的能力的一種試驗(yàn)。

2．耐久性的改善依靠的是優(yōu)良的設(shè)計(jì)和制造

皮帶秤耐久性的優(yōu)劣應(yīng)是其固有特性的反映，因此國(guó)際建議強(qiáng)調(diào)了須通過設(shè)計(jì)和制造（designed and manufactured）來實(shí)現(xiàn)耐久性的提升。對(duì)在用皮帶秤加強(qiáng)維護(hù)，例如配備強(qiáng)大的日常保養(yǎng)與維修服務(wù)人員隊(duì)伍，或用自動(dòng)監(jiān)視和校驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、在線校驗(yàn)，甚至建立遠(yuǎn)程診斷與技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)等措施，固然可以起到延長(zhǎng)在用皮帶秤維持正常工作的時(shí)間，縮短停機(jī)維修時(shí)間的作用，但并沒有從根本上解決某種型式皮帶秤的耐久性問題，因?yàn)檫@僅是一種利用外在的人力或物力實(shí)行的補(bǔ)救措施，并沒有對(duì)皮帶秤本身的設(shè)計(jì)或制造有本質(zhì)上的改進(jìn)，因此不屬于提高皮帶秤耐久性的范疇。

3．耐久性試驗(yàn)應(yīng)作為型式評(píng)價(jià)的一項(xiàng)不可或缺的內(nèi)容

國(guó)際建議對(duì)皮帶秤耐久性的基本要求是，不僅要在額定操作條件下能符合相應(yīng)的準(zhǔn)確度要求，而且要在受到干擾時(shí)仍能正常工作。包括對(duì)源于氣候、電源、電磁場(chǎng)等外界干擾因素抵御能力的鑒定，R50 已將其作為型式評(píng)價(jià)的內(nèi)容，采用跟其它電工電子產(chǎn)品相同的環(huán)境可靠性試驗(yàn)方法。耐久性作為可靠性的要素之一，必須作為皮帶秤型式評(píng)價(jià)的一項(xiàng)不可或缺的內(nèi)容。我國(guó)已將此意見反映給國(guó)際法制計(jì)量組織的相關(guān)機(jī)構(gòu)，并獲得大多數(shù)會(huì)員國(guó)的贊同。

4．耐久性試驗(yàn)應(yīng)反映對(duì)惡劣工況的抵御能力

皮帶秤，無論其承載器是輸送機(jī)式的還是稱量臺(tái)式的，與其它衡器的顯著差別在于它跟皮帶輸送機(jī)相關(guān)聯(lián)，皮帶作為承接和傳遞重力的環(huán)節(jié)，對(duì)于稱重有著不容忽視的重大影響，實(shí)際工作中物料流量或給料量的超常變動(dòng)等因素也會(huì)影響皮帶秤的準(zhǔn)確計(jì)量，惡劣工況會(huì)嚴(yán)重干擾皮帶秤的耐久性。因此，對(duì)皮帶秤的耐久性試驗(yàn)不能不包含考核其對(duì)惡劣工況的抵御能力。

四、關(guān)于皮帶秤耐久性試驗(yàn)的方式

OIML 的大多數(shù)會(huì)員國(guó)已經(jīng)認(rèn)同：耐久性是皮帶秤的一項(xiàng)重要性能，對(duì)皮帶秤的評(píng)價(jià)必須包含耐久性試驗(yàn)項(xiàng)目。但是究竟采用什么樣的試驗(yàn)方式來評(píng)價(jià)，卻尚未完全取得一致，絕大多數(shù)意見集中于以下三種方式：

（1）借用非自動(dòng)衡器的耐久性試驗(yàn)方法；

（2）以到用戶現(xiàn)場(chǎng)定期復(fù)檢的方式進(jìn)行；

（3）在能進(jìn)行物料試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以可以復(fù)現(xiàn)和量化的方式進(jìn)行。

下面將對(duì)以上三種試驗(yàn)方式進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)述。

1．借用非自動(dòng)衡器的試驗(yàn)方法不適用于皮帶秤

關(guān)于非自動(dòng)衡器的國(guó)際建議OIML R76: 2006(E)的第3.9.4.3條和附錄A6敘述了這種試驗(yàn)方法：在完成其他各項(xiàng)試驗(yàn)之后，用大約為秤量50%的載荷（僅適用于Max≤100kg，大秤量的試驗(yàn)方法未提及）對(duì)被測(cè)非自動(dòng)衡器重復(fù)加載—卸載10萬次，在此加卸載循環(huán)前后各進(jìn)行一輪稱量試驗(yàn)，前一輪試驗(yàn)確定固有誤差，后一輪試驗(yàn)確定因磨損引起的耐久性誤差。該試驗(yàn)前后對(duì)被測(cè)衡器測(cè)得的兩次固有誤差之差不得大于允許誤差的絕對(duì)值。

皮帶秤業(yè)內(nèi)大多數(shù)意見是，該方法并不適用。這不僅因?yàn)镽76規(guī)定了該方法只適用于秤量不超過100kg的衡器，很大一部分實(shí)用皮帶秤的秤量已經(jīng)超過了這一限制；此外，皮帶秤是與皮帶輸送機(jī)相連的，容易受環(huán)境和工況條件的干擾，而且“皮帶效應(yīng)”的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械磨損和稱重傳感器疲勞的影響。因此，這種試驗(yàn)的方法與連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的動(dòng)態(tài)工作特征相距甚遠(yuǎn)，并未切中影響皮帶秤耐久性的要害因素。

2．在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行耐久性試驗(yàn)是慣用的型式評(píng)價(jià)方式

在對(duì)被鑒定設(shè)備型式評(píng)價(jià)時(shí)，采用對(duì)樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的方法是十分普遍的。但有人提出了質(zhì)疑，認(rèn)為：

（1）皮帶秤的性能與皮帶輸送機(jī)的性能密不可分，實(shí)驗(yàn)室與用戶現(xiàn)場(chǎng)的狀況不盡相同；

（2）耐久性試驗(yàn)需要在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)方能完成。據(jù)此反對(duì)皮帶秤的耐久性試驗(yàn)型式評(píng)價(jià)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展。皮帶秤客觀存在著兩種耐久性。一是某種皮帶秤型式的耐久性，反映的是該品牌型號(hào)的設(shè)計(jì)和制造品質(zhì)的普遍狀況；二是某臺(tái)具體在用皮帶秤耐久性的實(shí)際表現(xiàn)。之所以會(huì)產(chǎn)生上述質(zhì)疑，是因?yàn)榛煜藘煞N有差別的耐久性。型式評(píng)價(jià)就其屬性而言，是一種基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)與概率論的抽樣試驗(yàn)，是通過樣本評(píng)估總體的科學(xué)方法，是以個(gè)別樣機(jī)的結(jié)果來對(duì)同一型式產(chǎn)品潛能的預(yù)測(cè)。型式評(píng)價(jià)不同于產(chǎn)品檢驗(yàn)，它不是對(duì)每一臺(tái)產(chǎn)品實(shí)際性能檢測(cè)的個(gè)別記錄。因此型式評(píng)價(jià)從來都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展的，包括皮帶秤的溫度、濕度、電源變化、電磁干擾等試驗(yàn)項(xiàng)目。因此關(guān)于耐久性的型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)放在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行也是很正當(dāng)?shù)摹Ｖ劣隗w現(xiàn)耐久性所需要的較長(zhǎng)時(shí)間間隔，可以用提高嚴(yán)酷度的短時(shí)試驗(yàn)方法來替代，例

如，在環(huán)境可靠性試驗(yàn)中常用幾十小時(shí)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(dòng)、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。

皮帶秤列入了依法管理的計(jì)量器具目錄，依照中華人民共和國(guó)計(jì)量法，某一品牌型號(hào)的皮帶秤族，只有在通過了計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的型式鑒定并獲得了型式批準(zhǔn)（China Pattern Approval, CPA）之后，計(jì)量行政部門才會(huì)發(fā)放《制造計(jì)量器具許可證》（China Metrology Certification, CMC）。在實(shí)驗(yàn)室開展耐久性試驗(yàn)還有一個(gè)顯著的好處是，對(duì)于申請(qǐng)型式評(píng)價(jià)的各制造商提供了一個(gè)公共服務(wù)平臺(tái)，能公平、公正地開展樣機(jī)試驗(yàn)。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的耐久性試驗(yàn)必須以可再現(xiàn)和量化的方式進(jìn)行。 需要指出的是，進(jìn)行皮帶秤耐久性試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室必須要能夠開展物料試驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)室配備的試驗(yàn)裝置應(yīng)當(dāng)能夠模擬影響皮帶秤耐久性的各種主要因素，如皮帶張力變化、物料流量變化、皮帶速度變化、托輥狀態(tài)變化等。建立具有這些專門設(shè)施的實(shí)驗(yàn)室花費(fèi)不菲，但還是值得的，因?yàn)楫?dāng)這樣的實(shí)驗(yàn)室一旦建成之后，采用這種方法進(jìn)行皮帶秤耐久性試驗(yàn)就成為一種可行的選擇和必然趨勢(shì)，并將大大提高皮帶秤的技術(shù)水平。

3．可在用戶現(xiàn)場(chǎng)對(duì)特定皮帶秤開展耐久性檢驗(yàn)

正因?yàn)楦骷矣脩衄F(xiàn)場(chǎng)的輸送機(jī)會(huì)有較大差別，安裝和使用條件也各不相同，不同場(chǎng)合的同一型式的皮帶秤的耐久性表現(xiàn)會(huì)有很大差距，因此把現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)作為開展型式評(píng)價(jià)的地點(diǎn)并不適當(dāng)，會(huì)有失公允。但要是把現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的結(jié)果作為調(diào)整校準(zhǔn)或檢定周期的依據(jù)，還是有其合理性的。本來不顧計(jì)量器具的實(shí)際使用狀況，把校準(zhǔn)或檢定周期硬性統(tǒng)一規(guī)定為一個(gè)劃一不變的時(shí)間間隔就不科學(xué)，對(duì)于皮帶秤尤其不妥。現(xiàn)行皮帶秤國(guó)家檢定規(guī)程JJG 195-2002附錄D之D5，對(duì)使用中示值的核查作了簡(jiǎn)要規(guī)定。倘若能把對(duì)“使用中皮帶秤的耐久性”（也有專家認(rèn)為，此處主要體現(xiàn)的是現(xiàn)場(chǎng)使用中的特性，實(shí)際上是長(zhǎng)期穩(wěn)定性；而耐久性更體現(xiàn)在有關(guān)設(shè)計(jì)制造的固有特性方面。）檢驗(yàn)結(jié)果與校準(zhǔn)或檢定周期掛鉤，從而可更加合理地作出個(gè)性化的規(guī)定。 【備注】JJF 1181-2007 《衡器計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義》的釋義：

7.17 耐久性durability=衡器在規(guī)定的整個(gè)使用周期內(nèi)保持其性能特征不變的能力。

7.22 穩(wěn)定度stability=在規(guī)定條件下，衡器保持其計(jì)量特性恒定不變的能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于皮帶秤某種品牌型號(hào)耐久性潛能的型式評(píng)價(jià)，宜采用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以再現(xiàn)和量化的模擬惡劣工況下的物料試驗(yàn)方法，須在其取得市場(chǎng)準(zhǔn)入之前進(jìn)行。建議把耐久性實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法加入到新版皮帶秤技術(shù)法規(guī)的型式評(píng)價(jià)程序之中。對(duì)于具體的某臺(tái)在用皮帶秤的耐久性（或長(zhǎng)期穩(wěn)定性）實(shí)際表現(xiàn)，可在用戶現(xiàn)場(chǎng)以使用中檢驗(yàn)的方式進(jìn)行，使用中皮帶秤性能考核的結(jié)果可以作為調(diào)整校準(zhǔn)或檢定周期的依據(jù)。建議把“耐久性用戶現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法”添入到新版皮帶秤技術(shù)法規(guī)，對(duì)相應(yīng)條款進(jìn)行補(bǔ)充。