电子汽车衡的简易设计与计算

　　一、承载器的强度与刚度计算

　　( 一) 承载器的强度条件

　　在外载荷作用下选择承载器的结构和截面, 使其具有足够的承载能力, 保证在额定载荷下长期使用和安全过载时不致损坏。

　　承载器是由主梁、横梁和面板组成的箱式刚架结构。为计算方便多将其简化为一个或多个集中载荷作用的简支梁。主要计算承载器在自重和外载荷作用下产生的应力和合成弯矩 M, 要求:

　　1.承载器自重产生的弯矩 M1

　　式中: q—承载器的均布载荷

　　L—承载器支点间距离( 跨度)

　　2.外载荷产生的弯矩 M2

　　因车型不同作用到承载器上的轮数和轮压力也不相同, 不能用统一公式表达。

　　3.承载器所受弯矩的合成

　　按力和弯矩的叠加原理, 承载器的合成弯矩 M为:

　　4.承载器截面抗弯模数 W

　　对普通钢板和型钢[]=150~180Mpa, 一般都取[]=150Mpa, 通常按稍大于 W 值选取承载器截面尺寸。

　　( 二) 承载器的刚度条件

　　承载器为弹性结构, 应有足够的刚度, 以减少由于挠曲变形而在支点处产生转角, 造成力作用点改变, 使称重传感器受到附加力矩和水平分力而产生称量误差。同时也能使承载器在卸去外载荷后, 尽快恢复到初始状态, 保证零位准确。因此承载器变形不能太大, 要求不软不硬, 刚度适中。其刚度条件是在安全过载状态下最大挠度应小于许用挠度, 即

　　式中: q—承载器的均布载荷

　　L—承载器纵向支点间距离

　　E—承载器材料的弹性模量

　　Jx—承载器截面对 X 轴的惯性矩

　　2.外载荷产生的挠度 f2

　　因车型不同外载荷分布也不同, 不能用统一公式表达。

　　( 三) 外载荷分配原则

　　外载荷因车型不同而异, 通常把最大称量的2/3~3/4 平均分配给汽车后桥的一根或多根轴上, 弯矩按轴的滚动载荷计算, 承载器挠度取中央最大值。例如两轴黄河 JN150, 满载 15060kg, 前后轴外载荷分别为 4900kg 和 10160kg; 三轴长征 XD160, 满载21200kg, 前轴为 8480kg, 两个后轴均为 6360kg。

　　按实际车型设计与计算承载器时, 计算载荷应在外载荷基础上考虑过载和动载系数 1.2～1.25。

　　( 四) 承载器纵向挠度与刚度计算

　　现以四个称重传感器支承的单个承载器为例进行挠度及刚度计算, 承载器的均布载荷为 q。作用在电子汽车衡上的外载荷为汽车承载的总重量, 因汽车类型不同, 其车轮数量和车轮压力也不相同, 不能用统一的力学模型来表达。为了便于分析和理论计算, 通常采用适合较多数车型的标准计算方法。即把最大秤量按 P1∶P2=1∶2 分配给汽车的前轴与后桥上, 承载器在自重 q 和外载荷 P1、P2作用下的力学模型如图 1 所示。外载荷作用下产生的弯矩应按两轴的滚动载荷计算, 即最大秤量乘以过载和动载系数作为计算载荷, 挠度则取承载器跨度中央的最大挠度。