称重板的受力分析与理论计算

　　一、概述

　　近些年，公路车辆重量超限已成为世界难题，当公路车辆重量超过经济平衡点后，公路的建设和养护费用急剧增加。美国各州公路工作者协会(AAHSO) 经试验研究提出车辆轴重对公路路面破坏的“4 次方法则”即

　　式中：D—相对于标准载荷，车辆实际载荷对公路的破坏作用系数;

　　W—车辆的实际轴载质量;

　　W0—车辆的标准轴载质量。

　　例如一高速公路设计车辆轴载质量 W0=10t，当行驶车辆的实际轴载质量 W=20t 时，对公路破坏作用系数 D=16，其破坏作用是非常严重的，将使路面出现龟裂、车辙或塌陷。对此世界各国都是通过限制公路车辆的轴重来控制的。英国、德国、荷兰、巴西等国限定轴载为 10t，法国、西班牙、伊朗等国限定轴载为 13t。轴限研究已成为一项倍受世界各国和地区以及一些国际组织普遍关注的技术性和政策性问题。轴限大小，检测监督水平将对一个国家的交通运输乃至整个国民经济产生重大影响。

　　世界各国特别是公路和高速公路里程居世界前列的国家 (美国、中国、加拿大列前三位)，都是用轴计量方式检测监督公路车辆的轴重、轴组重和整车重。检测监督所用的动态电子轴重秤，是近些年来电子衡器领域的研发热点，其研究方向是设计高度低、重量轻、刚度大、响应快的整体式轴重秤的新形秤体结构;发展动态称重技术，提高动态轴重秤计量准确度和行驶车辆速度;在数据处理中采用小波理论和 DSP 硬件平台以提高轴计量的准确度。就动态轴重秤的结构而言，以剪切型和弯曲型称重板应用较多。英国 TrevorDeakin (特里沃 德金) 公司、德国 Mikros Systems麦克罗斯系统) 公司、美国 Amcells (安塞尔斯)公司和加拿大 Mass Load 公司的动态轴重秤，都是采用整体剪切型称重板，德国 PAT(派特) 公司、Gassmann Theiss Measurement (加斯曼泰斯测量技术) 公司和 Pfister (菲斯特) 公司的动态轴重秤为整体弯曲型称重板，GTM和 Pfister 公司的弯板为圆型结构。

　　在公路车辆轴重检测监督装备的研制过程中，国内外工程技术人员一致认为传统的零部件组装式秤体结构，已满足不了动态轴重秤的要求，必须寻求另外一种发展方向，走出一条新路，这就是变零部件组装式秤体结构为集成化整体式秤体结构。为推动我国动态电子轴重秤技术发展，结合国内外常用的结构形式和近年来的研制经验，重点介绍剪切型和弯曲型称重板的结构、工作原理及特点，在受力分析的基础上确立数学模型，推导称重板的理论计算公式，并以 10t 剪切型称重板为例进行结构设计与理论计算。