超寬臺(tái)面汽車衡結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其要求

隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新型與大型工程與運(yùn)輸車輛也在不斷涌現(xiàn)，如何保證汽車衡寬度滿足其過衡要求；2015 年，應(yīng)湖北某大型企業(yè)要求，由本公司設(shè)計(jì)并監(jiān)制的一臺(tái)寬 5 米、長 15米、最大秤量為 120 噸的汽車衡已通過試運(yùn)行及檢定。
該衡秤臺(tái)設(shè)計(jì)寬度5m,客戶所在地技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)定不符合汽車衡秤臺(tái)使用與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備試運(yùn)行一段時(shí)期后仍不予檢定,在取得汽車衡協(xié)會(huì)及各方專家認(rèn)可后,當(dāng)?shù)丶夹g(shù)部門按專家建議提出了更嚴(yán)格的檢定標(biāo)準(zhǔn)與要求,并對產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行了反復(fù)核算,在驗(yàn)證各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求后才開具檢定合格證書?；厥走^去,展望未來,我們感觸很多。細(xì)想起來,我們對客戶要求的汽車衡秤臺(tái)及其結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行了充分分析與計(jì)算,主要有以下幾點(diǎn)。
一、超寬臺(tái)面承重臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其受力分析
由于公路運(yùn)輸特點(diǎn),決定著超寬臺(tái)面汽車衡秤臺(tái)由左右兩半組成,又由于承重臺(tái)長度設(shè)計(jì)特點(diǎn),承重臺(tái)縱向亦由多秤臺(tái)通過一定型式的連接而組成一臺(tái)能夠滿足汽車整體稱重的汽車衡。由于秤臺(tái)為左右兩半組成,因此要求秤臺(tái)中間必須要有支撐,這個(gè)支撐可以由稱重傳感器來做支撐,亦可由橫跨秤臺(tái)兩側(cè)的橫梁來做支撐;用傳感器做支撐的特點(diǎn)是:兩秤臺(tái)中間預(yù)留有中縫,或在秤臺(tái)中間開設(shè)孔口或臨時(shí)性用于安裝與檢修孔口;當(dāng)在秤臺(tái)中間預(yù)留中縫,汽車過衡行駛中存在較大安全隱患,一旦車輛走偏將造成嚴(yán)重的安全事故。如在秤中間上部開檢修口,一是蓋板螺栓容易銹蝕或折斷，久而久之就變成無蓋板螺栓，造成有的蓋板有，有的蓋板無，有的蓋板歪，有的蓋板扭的混亂狀況；二是由于孔口處支撐問題，隨著過衡車輛的擠壓，都會(huì)造成蓋板凹凸不平，車輛過衡時(shí)都會(huì)發(fā)生尖銳的異常響聲；三是由于加多了支撐，增多了傳感器數(shù)量，提高了秤臺(tái)制造成本，同時(shí)也提高了地磅的故障率,降低了地磅使用效能。
針對超寬秤臺(tái)結(jié)構(gòu)，本公司采用的是用支承橫梁來做支撐的方案，其斷面結(jié)構(gòu)示意如圖 1 所示。

在圖 2 中：P 為過衡汽車輪胎施加給秤臺(tái)的重力，P1 與 P2 則分別是秤臺(tái)施加給橫梁的作用力，實(shí)際上其作用力我們可以看成是一條簡支梁，如圖 3 所示，從附圖中可以看出，該橫梁最大彎矩處在 C- D 段，
支座反力 Ra=Rb=P
最大彎矩為 Mmax=Pa
橫梁最大撓度 fmax= paL2 （3- 4α2）
6EI
式中：E 為鋼材彈性模量，I 為橫梁截面慣性矩，α 為 a/L 的值；

從以上分析可知，橫梁強(qiáng)度設(shè)計(jì)必須首先確保橫梁截面慣性矩，在保證的橫梁抗彎強(qiáng)度基礎(chǔ)上，再充分考慮秤臺(tái)連接與傳感器安裝即可。
二、溫度對多秤臺(tái)組合的影響溫度對秤臺(tái)組合的影響主要分左右兩半秤臺(tái)，前后搭接秤臺(tái)間的影響等；受工作環(huán)境影響，左右半秤臺(tái)在其斷面上是有冷熱伸縮的，因此當(dāng)秤臺(tái)外側(cè)固定的情況下，秤臺(tái)內(nèi)側(cè)定位銷就要求有一定的冷熱伸縮量，左右秤臺(tái)間亦應(yīng)留有一定的冷熱伸縮量，如圖 4 所示。

三、超寬臺(tái)面汽車衡主受力梁確定目前，衡器業(yè)已普遍采用鋼板折彎做成 U 型梁作為主要支承的秤臺(tái)結(jié)構(gòu)，U 型梁條數(shù)也因秤臺(tái)寬度要求而有多寡，對于通用汽車衡秤體設(shè)計(jì)，一般我們會(huì)將靠秤臺(tái)外側(cè)的第 2 條（或第 1 條與第 2 條一塊）作為主梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，將中間的部分 U型梁作為輔梁進(jìn)行設(shè)計(jì)；但對于超寬秤臺(tái)來說情況則在不相同，我們試做分析。
超寬臺(tái)面汽車衡，無容置疑是為超寬工程車輛稱重設(shè)計(jì)的，鑒于超寬工程車輛的操作特性，客戶選定秤臺(tái)寬度時(shí)會(huì)適當(dāng)考慮預(yù)留寬度空間，因此車輛過衡左右偏擺的幾率相對較大，另一面既是工程施工現(xiàn)場，諸如加高斗后八輪車一定是輔佐在超寬工程車附近，這些車輛輪距在
2.3m～3.0m 間，由于秤臺(tái)寬度充裕，過衡時(shí)尤如游龍過江是左右不定，因此秤臺(tái)主梁設(shè)計(jì)就應(yīng)是全方位的，不得出現(xiàn)輔梁，不過，秤臺(tái)設(shè)計(jì)完成后，我們用“重軸載（超出 30%的設(shè)計(jì)軸載）且輪距小的車輛”在多個(gè)斷面位置模擬進(jìn)行應(yīng)力分析，確保秤臺(tái)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
類似的分析與計(jì)算還有很多，諸如左右半秤臺(tái)抗彎強(qiáng)度、秤臺(tái)變形量及撓度，傳感器分布位置，縱橫限位的方案與位置確認(rèn)等；最終這些問題在技術(shù)部門的齊心協(xié)力下都得到了解決，也確保了產(chǎn)品的順利實(shí)現(xiàn)，滿足了客戶的需求。

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