固定式動態(tài)軸重衡結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、固定式動態(tài)軸重衡結(jié)構(gòu)設(shè)計     摘 要 影響軸重衡動態(tài)稱重精度的因素很多，其中稱重臺面系統(tǒng)設(shè)計的好壞，是影響動態(tài)稱重精度重要因素之一，本文就其稱重臺面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行探討。一、引言固定式動態(tài)軸重衡越來越多的應(yīng)用于高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)中，它的應(yīng)用對于遏制超限超載運(yùn)輸車輛毀壞公路，延長公路使用壽命，保護(hù)國家公路路產(chǎn)、路權(quán)不受侵害起到有效的作用，同時也有效的減少收費(fèi)人員與駕駛員因車型判別引起的爭議，維護(hù)守法運(yùn)輸經(jīng)營者的合法利益，保證車輛的行駛安全，實(shí)現(xiàn)公路收費(fèi)效益與治理公路超載超限運(yùn)輸?shù)碾p贏。本文就固定式動態(tài)軸重衡的結(jié)構(gòu)設(shè)計作如下介紹。二、軸重臺面系統(tǒng)的組

2、成固定式動態(tài)軸重衡的軸重臺面系統(tǒng)主要由軸重臺、底架、稱重傳感器組件和限位器裝置等部分組成。如圖 1 所示。三、軸重臺面系統(tǒng)設(shè)計的要求固定式動態(tài)軸重衡的軸重臺面系統(tǒng)，它是用來承受車輛及裝載貨物重量的承重裝置，并要求將所承受重量準(zhǔn)確、集中的傳遞給稱重傳感器，因此，它應(yīng)滿足如下要求:(1) 軸重臺面應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能承受車輛動載荷長期頻繁的沖擊，保證行車安全;(2) 與稱重傳感器連接的部件應(yīng)能準(zhǔn)確將承受的重量傳遞給稱重傳感器;(3) 軸重臺面安裝系統(tǒng)穩(wěn)定性要好，自振頻率應(yīng)高一些，以避免車輛通過臺面產(chǎn)生共振。四、軸重臺面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(一) 軸重臺面的尺寸確定軸計量方法是稱量車輛一個輪對 (即一

3、根軸)駛過軸重臺面的單軸重量，然后將所稱量軸重數(shù)量累加起來，從而得出整車的重量。采用軸計量方式時，為了滿足稱重控制儀表的動態(tài)稱重時間，本軸重臺面長度定為 900mm，而寬度定為 3200mm，寬度也可根據(jù)實(shí)際而定。(二) 臺面的強(qiáng)度和剛度要求1. 臺面的強(qiáng)度要求為使臺面有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并能承受車輛動載荷長期頻繁的沖擊條件下使用和安全過載時不致?lián)p壞，因此，計算臺面在自重和外載荷作用下，產(chǎn)生的應(yīng)力 和總彎矩 m應(yīng)滿足以下要求:(1) 臺面的應(yīng)力 的要求為:式中：- 為材料的許用應(yīng)力(2) 臺面總彎矩 m為:m=m1+m2式中：m1- 為臺面在自重產(chǎn)生的彎矩m2- 為臺面在外載荷產(chǎn)生的彎矩(3)

4、臺面截面抗彎模數(shù) w為:因：=m/w則：w/m/注：臺面材料的許用應(yīng)力一般取a=150mpa，并按稍大于 w值選取臺面截面尺寸。2. 臺面的剛度要求要求臺面應(yīng)有足夠的剛度，則在外載荷作用下產(chǎn)生的變形量要小，否則會影響稱重的準(zhǔn)確度。其剛度條件是:(1) 最大撓度 fmax應(yīng)小于許用撓度f，即:fmaxf一般取f=1/1000l(2) 臺面的最大撓度 fmaxfmax=f1+f2式中：f1- 為臺面在自重產(chǎn)生的撓度f2- 為臺面在外載荷產(chǎn)生的撓度(三) 臺面的結(jié)構(gòu)設(shè)計在本臺面設(shè)計成為上翻式結(jié)構(gòu)，即稱重傳感器安裝高于秤臺的位置，由于傳感器安裝在地面以上，不容易受水的浸泡，同時更換傳感器及維護(hù)較為方便

5、。但這種結(jié)構(gòu)兩頭有突起，必須將突起部分加以保護(hù)以免被壓壞。臺面采用鋼板及普通工字鋼焊接成整體鋼結(jié)構(gòu)形式，如圖 2 所示。其主梁和橫梁采用工字鋼，在鋼梁上鋪以適當(dāng)厚度的普通鋼板作為面板。采用這樣的焊接整體結(jié)構(gòu)，臺面具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和整體剛度，加工方便、簡單。缺點(diǎn)是易變形，不易保證加工精度和公差。五、限位裝置的設(shè)計當(dāng)車輛輪對進(jìn)入和離開臺面時，車輪對臺面的沖擊，車輪和臺面之間的動摩擦以及車輛駛行等因素，使臺面除了由于車輛重量作用于臺面的垂直外，還有沿著臺面縱向和橫向的力，這兩個附加水平力將會引起臺面沿著水平方向擺動，為了抵消水平力的作用，保證臺面的正確位置和垂直狀態(tài)，限制其擺動幅度，需在臺面縱向兩

6、側(cè)面分別安裝兩對限位裝置，如圖 3 所示。它的一端固定在底架上，另外帶鋼球一端通過調(diào)整，使臺面限定在一定的游離間隙范圍內(nèi)，這樣既能防止臺面在縱向水平方向的移動，又不影響它在垂直方向上的位移。六、稱重傳感器組件設(shè)計稱重傳感器組件包括：稱重傳感器及上下安裝部件等，如圖 4 所示。稱重傳感器組件選擇和設(shè)計的好壞，直接影響到動態(tài)軸重衡的計量準(zhǔn)確性。(一) 稱重傳感器選擇如何選擇和考慮稱重傳感器的精度、容量以及它各種技術(shù)性能是一個十分重要的問題。首先， 稱重傳感器的精度需要根據(jù)用途、使用場合和綜合精度全面加以考慮，而外形結(jié)構(gòu)和額定量程需要根據(jù)稱量范圍、使用稱重傳感器數(shù)目、及安裝部位、以及受載方式等因素加

7、以考慮。綜上所述，在本裝置中，稱重傳感器選用柱式，而傳感器額定量程按以下公式計算確定:公式中:qt- - - 為秤臺自重qz- - - 為秤的額定載荷m- - - 為動載荷系數(shù)，(一般取 m=1.2)n- - - 為偏載系數(shù)柱式稱重傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 柱式稱重傳感器具有抗震動和沖擊能力強(qiáng)，重復(fù)性誤差及滯后誤差小，加工方便;(2) 彈性體剛度大、固有頻率高、動態(tài)響應(yīng)快且有利于進(jìn)行動態(tài)測量。(3) 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，便于安裝。(二) 稱重傳感器安裝部件設(shè)計由于彈性體上下設(shè)計成雙球面，而上壓座設(shè)計成帶r 球面座，下壓座為平面座，這樣傳感器與上下壓座組裝后，形成搖桿結(jié)構(gòu)形式，它具有自動復(fù)位和自動對中等功能，從而有效提高稱重準(zhǔn)確性。七、結(jié)束語軸重臺面系統(tǒng)的設(shè)計從上述要求出發(fā)，重點(diǎn)放在保持軸重臺面系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少稱重傳感器可能承受的側(cè)向力和水平分力方面，至于軸重臺面的機(jī)械強(qiáng)度和剛度一般容易保證。作者簡介：蔡