浅议汽车衡的承载能力

　　汽车衡是用来称量载货车辆的, 大多用于贸易结算, 因此, 我国明文规定汽车衡是受强制管制的计量设备, 必须由法定计量行政管理部门按有关检定规程进行检定。有二个标准与汽车衡直接相关———GB/T7723- 2002“固定式电子 秤”和JJG539- 1997“数字指示秤”检定规程。在这二个标 准 中 与 汽 车 衡 承 载 能 力 相 关 的 参 数 只 由 一个———“最大秤量”。汽车衡的承载能力似乎只要载货车辆总重量不超过最大秤量即可。实际上并非如此简单。

　　电子汽车衡的承载器目前在我国大多是钢结构平台。有采用 4 只称重传感器的单台面结构的秤台, 也有采用 6 只或 8 只甚至更多传感器的多台面组合结构秤台。这个秤台要承受载货车辆的全部重量, 而车辆的重量是通过汽车轮胎加载到秤台上的, 并且汽车轮胎是要运动通过秤台的,也就是说, 汽车衡秤台既要承受车辆静态荷载,也要承受汽车移动荷载。

　　对于载重车辆, 它的型号、规格有很多。各种车型的轮轴数、轴间距各不相同, 即车辆的负荷分配到每根轮轴上的情况是各不相同的。一台汽车衡要能够称量多种车型并经受这些车型载货通过。汽车衡的秤台作为承载器就要能够承受这些车辆上秤台, 并保证秤台不应变形而影响计量性能。这就要求秤台有足够的刚度和强度。此外,对于某一种负荷的车型通过秤台, 秤台的受力状况又与秤台本身的结构特性 - - - - 秤台长度、宽度、截面几何参数等有关。

　　下面举例说明。

　　一台最大秤量为 60t, 台面尺寸为 3m×18m( 分 3 节秤体) 的电子汽车衡, 选用容量为 20t 的传感器 8 只, 承受一辆五轴车辆 ( 这是我国公路桥涵设计规范中公路 - I 级车辆荷载) 通过和称重,车辆各轴负荷和轴距, 见图 1。

　　从图 1 中我们讨论以下几个问题:

　　1) 车辆的总载荷与最大秤量

　　车辆的总载荷∑P=P1+P2+P3+P4+P5=550kN(折算

　　为质量值 55t)。车辆的总装载质量小于汽车衡最大秤量 ( MAX=60t) 。

　　2) 秤台的变形

　　这辆负荷的车辆行驶通过秤台, 秤台的变形何时最大呢? 用经典力学的方法可以看出前三轴或后二轴荷载可能压在单节秤体上, 单节秤体受力可达 270kN 或 280kN, 此荷载位于秤体中间时秤体变形最大, 见图 2。这个双轴荷载或多轴荷载被称为“轴组, 载荷”。

　　从经典力学知, 秤体的变形与轴组载荷的大小、二轴间距和传感器支点距离有关。当是一个集中载荷时, 梁的变形与支点距离的立方成正比。

　　3) 传感器受力情况

　　在秤台的横截面方向有 4 组传感器, 在每个横截面上有二只传感器承受车辆负荷。本例中汽车后轴位于秤台端部时, 端部横截面上二只传感器受力最大 ( R1即是支反力) ; 当汽车后轴位于二节秤体中间搭接位置时, 中间横截面上二只传感器受力最大 ( R2也是支反力) , 见图 3。此处的支反力称为截面载荷, 车辆通过秤台求出支点的最大支反力 - - - 最大截面载荷, 此载荷应该小于横截面上二只传感器的容量之和。