固定式軸重秤,固定式動(dòng)態(tài)軸重衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘 要】  影響軸重秤動(dòng)態(tài)稱重精度的因素很多，其中稱重臺(tái)面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，是影響動(dòng)態(tài)稱重精度重要因素之一，本文就其稱重臺(tái)面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行探討。

                         【關(guān)鍵詞】 動(dòng)態(tài) 軸重秤  結(jié)構(gòu)  設(shè)計(jì)

       固定式動(dòng)態(tài)軸重衡越來越多的應(yīng)用高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)中，它的應(yīng)用對(duì)于遏制超限超載運(yùn)輸車輛毀壞公路、延長(zhǎng)公路使用壽命，保護(hù)國(guó)家公路路產(chǎn)、路權(quán)不受侵害起到有效的作用，同時(shí)也有效減少收費(fèi)人員與駕駛員因車型判別引起的爭(zhēng)議，維護(hù)守法運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)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贏具有重要意義。本文就固定式動(dòng)態(tài)軸重衡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作如下介紹。

一、軸重臺(tái)面系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求固定式動(dòng)態(tài)軸重衡的軸重臺(tái)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(tái)面應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度,能承受車輛動(dòng)載荷長(zhǎng)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(tái)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(tái)面產(chǎn)生共振。

二、 軸重臺(tái)面系統(tǒng)的組成

      固定式動(dòng)態(tài)軸重衡的軸重臺(tái)面系統(tǒng)主要由: 軸重臺(tái)、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(tái)系統(tǒng)安裝總圖

       1、底框架   2、軸重臺(tái)  3、稱重傳感器組件  4、限位器裝置

三、軸重臺(tái)面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        （一）、軸重臺(tái)面的尺寸確定

     軸計(jì)量方法是稱量車輛一個(gè)輪對(duì)（即一根軸）使過軸重臺(tái)面的單軸重量，然后將所稱量軸重?cái)?shù)量累加起來，從而得出整車的重量。采用軸計(jì)量方式時(shí)，為了滿足稱重控制儀表的動(dòng)態(tài)稱重時(shí)間，本軸重臺(tái)面長(zhǎng)度定為900mm,而寬度定為3200mm, 寬度也可根據(jù)實(shí)際而定。

    （二）、臺(tái)面的的強(qiáng)度和剛度要求

     1. 臺(tái)面的的強(qiáng)度要求

     為使臺(tái)面有足夠的機(jī)械強(qiáng)度, 并能承受車輛動(dòng)載荷長(zhǎng)期頻繁的沖擊條件下使用和安全過載時(shí)不致?lián)p壞,因此,計(jì)算臺(tái)面在自重和外載荷作用下,產(chǎn)生的應(yīng)力s和總彎矩M應(yīng)滿足以下要求:

     （1）. 臺(tái)面的應(yīng)力s的要求為:

                                        s£[s]

       式中: [s]-為材料的許用應(yīng)力

     （2）. 臺(tái)面總彎矩M為:

                                M=M1+M2

      式中: M1-為臺(tái)面在自重產(chǎn)生的彎矩

      M2-為臺(tái)面在外載荷產(chǎn)生的彎矩

     （3）. 臺(tái)面截面抗彎模數(shù)W為:

       因: s= M/W£[s]

       則: W/M/[s]

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

       2. 臺(tái)面的的剛度要求

       要求臺(tái)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(huì)影響稱重的準(zhǔn)確度。其剛度條件是:

      （1）.zui大撓度fmax應(yīng)小于許用撓度[f],即:

                                                         fmax£[f]

      一般取[f]=1/1000L

      （2）. 臺(tái)面的zui大撓度fmax為:

                                 fmax=f1+f2

       式中: f1-為臺(tái)面在自重產(chǎn)生的撓度

       f2-為臺(tái)面在外載荷產(chǎn)生的撓度

      （三）. 臺(tái)面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      本臺(tái)面設(shè)計(jì)成為上翻式結(jié)構(gòu)，即稱重傳感器安裝于高于秤臺(tái)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(shí)更換傳感器及維護(hù)較為方便。但這種結(jié)構(gòu)兩頭有突起，必須將突起部分加于保護(hù)以免被壓壞。臺(tái)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:
 

圖2：軸重臺(tái)面結(jié)構(gòu)圖

       即：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(tái)面具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和整體剛度，加工方便，簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是易變形，不易保證加工精度和公差。

四．稱重傳感器組件設(shè)計(jì)
 

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(shè)計(jì)的好壞，直接影響到動(dòng)態(tài)軸重衡的計(jì)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(gè)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(chǎng)合和綜合精度全面加于考慮，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(jì)算確定:   

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

        公式中:

                      Qt---為秤臺(tái)自重

                      Qz---為秤的額定載荷

                      M---為動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快,有利于進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。

       3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小, 重量輕,便于安裝。

       二. 稱重傳感器安裝部件設(shè)計(jì)

       由于彈性體上下設(shè)計(jì)成雙球面,而上壓座設(shè)計(jì)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(dòng)復(fù)位和自動(dòng)對(duì)中等功能, 從而有效提高稱重準(zhǔn)確性。

五．限位裝置的設(shè)計(jì)

       當(dāng)車輛輪對(duì)進(jìn)入和離開臺(tái)面時(shí)，車輪對(duì)臺(tái)面的沖擊，車輪和臺(tái)面之間的動(dòng)摩擦以及車輛蛇行等因素。使臺(tái)面除了由于車輛重量作用于臺(tái)面的垂直外，還有沿著臺(tái)面縱向和橫向的力，這兩個(gè)附加水平力將會(huì)引起臺(tái)面沿著水平方向擺動(dòng)，為了抵消水平力的作用，保證臺(tái)面的正確位置和垂直狀態(tài)，限制其擺動(dòng)幅度，需在臺(tái)面縱向兩側(cè)面分別安裝兩對(duì)限位裝置。如圖3所示：

圖3：限位裝置總圖

       1、定位螺桿  2、蓋板  3、鋼球  4、沉頭螺釘  5、固定螺母

       它的一端固定在底架上，另外帶鋼球一端通過調(diào)整，使臺(tái)面限定在一定的游離間隙范圍內(nèi)，這樣既能防止臺(tái)面在縱向水平方向的移動(dòng)，又不影響它在垂直方向上的位移。

       六、結(jié)束語(yǔ)

      軸重臺(tái)面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從上述要求出發(fā)，重點(diǎn)放在保持軸重臺(tái)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，至于軸重臺(tái)面的機(jī)械強(qiáng)度和剛度一般容易保證。

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