一、引言

隨著我國(guó)運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展的需求，高等級(jí)公路通車路段的日益加長(zhǎng)，公路運(yùn)輸?shù)谋戎刂饾u增大。運(yùn)輸車輛的大型化成為當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)，而與其相配套的大型汽車衡就成為計(jì)量方面的主力軍。但是我國(guó)汽車衡器設(shè)計(jì)以及使用與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距，特別是對(duì)稱重傳感器的選擇方面。以下將對(duì)大型汽車衡器配套稱重傳感器的選擇依據(jù)進(jìn)行探討。

二、目前現(xiàn)狀

1、汽車衡的日趨大型化

在《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》中，規(guī)定汽車大允許總質(zhì)量的大限值為 49 噸，而實(shí)際情況在公路上出現(xiàn)了大總質(zhì)量 200 噸的汽車。為了稱重這些載汽車，汽車衡量程從 80 噸擴(kuò)展到 180 噸，有些地方提出了 200 噸汽車衡制作要求。

2、汽車衡設(shè)計(jì)的隨意性，特別是對(duì)傳感器的選擇方面

在這些大型衡器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，各個(gè)公司各顯神通。為了使自己的產(chǎn)品具有成本優(yōu)勢(shì)，采用了多種多樣的設(shè)計(jì)理念。如采用 U 型鋼的柔性秤臺(tái)、彎板制作的方箱型秤臺(tái)、以及鋼混水泥秤臺(tái)等等。但是大家均采用了多只傳感器為支點(diǎn)的多臺(tái)面的方案。

如：采用 6 只 30 噸（或 40 噸）傳感器，2 節(jié) 12 米的秤臺(tái)，制作 60-100 噸的汽車衡；

采用 8 只 30 噸（或 40 噸）傳感器，3 節(jié) 18 米的秤臺(tái)，制作 80-120 噸的汽車衡；

采用 10 只 30 噸（或 40 噸）傳感器，4 節(jié) 24 米的秤臺(tái)，制作 100-150 噸的汽車衡。

※ 按照以上方式做汽車衡的結(jié)果如何呢？

（1）在廠房?jī)?nèi)以及在使用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，很好，沒問題；稱量大噸位的汽車（汽車衡量程的 80%～100%）很少時(shí)，沒問題，很少有故障，客戶很滿意；

（2）在廠房?jī)?nèi)以及在使用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，很好，沒問題，稱量大噸位的汽車（汽車衡量程的80%~100%）很多時(shí)，有問題，表現(xiàn)為：稱量不準(zhǔn)，秤不回零，溢出（數(shù)字汽車衡）等等，客戶很不滿意，我們的生產(chǎn)廠商服務(wù)費(fèi)用居高不下。

※ 造成以上問題是為什么呢？

（1）秤體本身原因；

（2）傳感器量程選擇原因。

秤體原因衡器廠商都會(huì)自己分析，我們將重點(diǎn)探討傳感器量程選擇原因。

三、大型汽車的載荷分布情況

在探討傳感器量程選擇原因之前，我們先來探討大噸位汽車載荷分布情況：

1、二軸車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 6 輪 2 軸 9 米長(zhǎng)的車為例軸距 4.35 米，國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 16 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 50 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前軸承重為總重的 30%左右、后軸承重為總重的 70%左右。前軸 15 噸左右，后軸 35 噸左右

2、三軸工程車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 10 輪 3 軸 9 米長(zhǎng)的車為例

軸距 4.35 米，國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 25 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 70 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前軸承重為總重的 25%左右、后兩軸承重為總重的 75%左右。前軸 18 噸左右，后兩軸共 52 噸左右

3、四軸車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 12 輪 4 軸 12米長(zhǎng)的車為例

國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 31 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 90 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前兩軸承重為總重的 35%左右、后兩軸承重為總重的 65%左右。前兩軸 30 噸左右，后兩軸共 60 噸左右

4、四軸掛車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 14 輪 4 軸 12米拖掛車為例

國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 31 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 90 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前軸承重為總重的 35%左右、后軸承重為總重的 65%左右。前兩軸 30 噸左右，后兩軸共 60 噸左右

5、五軸掛車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 18 輪 5 軸 12米長(zhǎng)的車為例

國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 35 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 100 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前軸承重為總重的 30%左右、后軸承重為總重的 70%左右。前兩軸 30 噸左右，后三軸共 70 噸左右

6、六軸掛車

根據(jù)國(guó)標(biāo)《GB158-2004 道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，我們依 22 輪 6 軸拖掛車為例

國(guó)標(biāo)規(guī)定大總質(zhì)量為 49 噸，實(shí)際在公路上運(yùn)行的改型號(hào)車輛大總質(zhì)量大約達(dá)到 150 噸。

這樣，軸重載荷分布：

通過對(duì)該車型的軸重進(jìn)行測(cè)試，前軸承重為總重的 35%左右、后軸承重為總重的 65%左右。前兩軸 50 噸左右，后兩軸共 100 噸左右

四、汽車衡用傳感器載荷探討

我們對(duì)汽車稱量時(shí)，汽車前后輪依次走上秤臺(tái)，當(dāng)后軸走在兩節(jié)秤臺(tái)中間的時(shí)候，兩節(jié)秤臺(tái)中間為傳感器安裝位置，這兩只傳感器受載荷和的大值 F

其中：

A．為后軸載荷（多軸時(shí)為共計(jì)載荷）；

B．秤臺(tái)自重（6*3 米的秤臺(tái)自重大約 6 噸）；

D．沖擊系數(shù)（一般為 1.3 左右）。

這樣，稱量汽車的衡器用兩只傳感器載荷之和如下表 1。

單只傳感器受載情況，因?yàn)槠嚥荒荛_在秤臺(tái)寬度的正中，因此，載荷不能平分，以及我們需要一定的安全系數(shù)。在此我們?cè)O(shè)車的后軸載荷為 G、稱臺(tái)自重為 G0、車輪無偏載情況時(shí)左端稱重傳感器支撐力為 F1、右端稱重傳感器支撐力為 F2。這時(shí)有如下力學(xué)關(guān)系：

G×1500＋G0×1500＝F1×150＋F2×2850 ①

G＋G0= F1＋F2 ②

這里當(dāng)稱體自重 G0 忽略時(shí)，計(jì)算得：

F1=F2=G/2

車輪在大偏載情況時(shí)左端稱重傳感器支撐力為 F1′、右端稱重傳感器支撐力為 F2′。這時(shí)有如下力學(xué)關(guān)系：

G×1200＋G0×1500＝F1′×150＋F2′×2850 ①

G＋G0= F1′＋F2′ ②

這里當(dāng)稱體自重 G0 忽略時(shí)，計(jì)算得：

F1′≈0.61G

F2′≈0.39G

我們計(jì)算時(shí)僅以 3 米稱臺(tái)為例，實(shí)際現(xiàn)在稱臺(tái)寬已有 3.3 米，這樣經(jīng)分析，我們認(rèn)為，安全系數(shù) C 為 1.2～1.5 為妥。

因此，單只傳感器的載荷 G

G = F/2*C

= (A+B)*D*C/2

稱量這些汽車的衡器量程與傳感器的選擇如下表 2

五、結(jié)論

汽車衡用傳感器的量程的選擇，不只是以總體傳感器量程總和為依據(jù)，由于現(xiàn)在的汽車載的情況較為嚴(yán)重，汽車的軸重分布不均，因此汽車衡用傳感器的量程選擇要以汽車后軸總重為主要依據(jù)進(jìn)行。