固定式軸重秤,固定式動態軸重衡結構設計

時間：2012-8-23閱讀：1997

【摘要】影響軸重秤動態稱重精度的因素很多，其中稱重臺面系統設計的好壞，是影響動態稱重精度重要因素之一，本文就其稱重臺面系統結構設計方面進行探討。

【關鍵詞】動態軸重秤結構設計

固定式動態軸重衡越來越多的應用高速公路的收費系統中，它的應用對于遏制超限超載運輸車輛毀壞公路、延長公路使用壽命，保護國家公路路產、路權不受侵害起到有效的作用，同時也有效減少收費人員與駕駛員因車型判別引起的爭議，維護守法運輸經營者的合法利益，保證車輛的行駛安全，實現公路收費效益與治理公路超載超限運輸的雙贏具有重要意義。本文就固定式動態軸重衡的結構設計作如下介紹。

一、軸重臺面系統設計的要求固定式動態軸重衡的軸重臺面系統, 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確、集中的傳遞給稱重傳感器，因此,它應滿足如下要求:

1、軸重臺面應有足夠的機械強度和剛度,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能準確將承受的重量傳遞給稱重傳感器;

3、軸重臺面安裝系統穩定性要好，自振頻率應高一些，以避免車輛通過臺面產生共振。

二、軸重臺面系統的組成

固定式動態軸重衡的軸重臺面系統主要由: 軸重臺、底架、稱重傳感器組件和限位器裝置等部份組成。如圖1所示：

圖1：軸重臺系統安裝總圖

1、底框架 2、軸重臺 3、稱重傳感器組件 4、限位器裝置

三、軸重臺面的結構設計

（一）、軸重臺面的尺寸確定

軸計量方法是稱量車輛一個輪對（即一根軸）使過軸重臺面的單軸重量，然后將所稱量軸重數量累加起來，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, 寬度也可根據實際而定。

（二）、臺面的的強度和剛度要求

1. 臺面的的強度要求

為使臺面有足夠的機械強度, 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損壞,因此,計算臺面在自重和外載荷作用下,產生的應力s和總彎矩M應滿足以下要求:

（1）. 臺面的應力s的要求為:

s£[s]

式中: [s]-為材料的許用應力

（2）. 臺面總彎矩M為:

M=M1+M2

式中: M1-為臺面在自重產生的彎矩

M2-為臺面在外載荷產生的彎矩

（3）. 臺面截面抗彎模數W為:

因: s= M/W£[s]

則: W/M/[s]

注; 臺面材料的許用應力一般取[A]=150MPa,并按稍大于W值選取臺面截面尺寸。

2. 臺面的的剛度要求

要求臺面應有足夠的剛度,則在外載荷作用下產生的變形量要小,否則會影響稱重的準確度。其剛度條件是:

（1）.zui大撓度fmax應小于許用撓度[f],即:

fmax£[f]

一般取[f]=1/1000L

（2）. 臺面的zui大撓度fmax為:

fmax=f1+f2

式中: f1-為臺面在自重產生的撓度

f2-為臺面在外載荷產生的撓度

（三）. 臺面的結構設計

本臺面設計成為上翻式結構，即稱重傳感器安裝于高于秤臺的位置，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較為方便。但這種結構兩頭有突起，必須將突起部分加于保護以免被壓壞。臺面采用鋼板及普通工字鋼焊接成整體鋼結構形式，如圖2所示:

圖2：軸重臺面結構圖

即：其主梁和橫梁采用工字鋼，在鋼梁上鋪以適當厚度的普通鋼板作為面板。采用這樣的焊接整體結構，臺面具有較高的機械強度和整體剛度，加工方便，簡單。缺點是易變形，不易保證加工精度和公差。

四．稱重傳感器組件設計

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。

圖4：稱重傳感器組件總圖

1、上壓板 2、鎖定螺母 3、上壓座 4、傳感器 5、限位螺釘 6、下壓座 7、座板

稱重傳感器組件選擇和設計的好壞，直接影響到動態軸重衡的計量準確性。

（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用途,使用場合和綜合精度全面加于考慮，而外形結構和額定量程需要根據稱量范圍,使用稱重傳感器數目以及安裝部位,受載方式等因素加于考慮。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:

Pn=Qt/4+M.N.Qz/4

公式中:

Qt---為秤臺自重

Qz---為秤的額定載荷

M---為動載荷系數,（一般取M=1.2）

N---為偏載系數

柱式稱重傳感器具有以下優點：

1.柱式稱重傳感器具有抗震動和沖擊能力強，重復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,動態響應快,有利于進行動態測量。

3.結構簡單,體積小, 重量輕,便于安裝。

二. 稱重傳感器安裝部件設計

由于彈性體上下設計成雙球面,而上壓座設計成帶R球面座, 下壓座為平面座, 這樣傳感器與上下壓座組裝后,形成搖桿結構形式，它具有自動復位和自動對中等功能, 從而有效提高稱重準確性。

五．限位裝置的設計

當車輛輪對進入和離開臺面時，車輪對臺面的沖擊，車輪和臺面之間的動摩擦以及車輛蛇行等因素。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，限制其擺動幅度，需在臺面縱向兩側面分別安裝兩對限位裝置。如圖3所示：