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承載器相對變形量測試方法之研究
承載器相對變形量測試方法之研究
【摘 要】GB/T7723-2008《固定式電子衡器》國家標(biāo)準(zhǔn)自2009年9月1日實(shí)施了，其中在應(yīng)用的適用性中，針對衡器承載器提出相對變形量的測試要求，如何測試？是這次研究的內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】 大型衡器；承載器；相對變形量測試
一、概述
GB/T7723-2008《固定式電子衡器》國家標(biāo)準(zhǔn)已于2008年12月30日發(fā)布，并要求于2009年9月1日實(shí)施，為此國內(nèi)衡器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)已于2010年1月17日在上海組織了**國內(nèi)性的宣貫會(huì)。本標(biāo)準(zhǔn)是參照2006年新版《非自動(dòng)衡器》國際建議，以及美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）“44號手冊”，并且針對目前國內(nèi)該類產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀，比對老標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較大的修訂。寫本文章的宗旨，就是針對其中的“承載器相對變形量測試”問題，談?wù)勅绾尾捎猛ㄓ玫姆椒ㄍ瓿蓽y試工作。
二、標(biāo)準(zhǔn)要求
1、承載器相對變形量控制要求
這是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的變化核心。目的就是要通過這次國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂，來抑制一些企業(yè)在生產(chǎn)固定式電子衡器時(shí)的不負(fù)責(zé)任的現(xiàn)象。因?yàn)橐坏┖馄鞒霈F(xiàn)問題，不單單損害了使用單位的利益，而也損害了制造單位的利益和信譽(yù)。
衡器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合預(yù)期的使用目的。根據(jù)GB1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸載及質(zhì)量限值》的規(guī)定，對于目前國內(nèi)正常使用的，*大秤量為30t至150t的大型衡器的承載器相對變形量按表中要求。
衡器承載器的*大相對變形
*大秤量
（t）
檢測載荷
（t）
加載區(qū)域
（m）
新安裝后的**檢測
使用中的隨后檢測
30～40
15
1
50～60
26
1.8
80～100
40
2.6
120～150
50
3
≤1/800
≤1/600
2、承載器變形量測試
現(xiàn)場測試時(shí)，首先查閱產(chǎn)品隨機(jī)文件，了解本產(chǎn)品在加載相應(yīng)重量載荷后的變形量值。然后使
用相應(yīng)重量的載荷加載至單節(jié)承載器的中部，長度符合加載區(qū)域規(guī)定，寬度與承載器同寬（見圖1），將置于單節(jié)承載器中部的高度游標(biāo)尺或百分表測量出此時(shí)的單節(jié)承載器的變形量，按單節(jié)承載器的尺寸計(jì)算出相對變形，應(yīng)符合上表的要求。
圖1 相對變形量測試示意圖
按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，對于30～40t、50～60t、80～100t、120～150t規(guī)格的產(chǎn)品，應(yīng)該分別在其單個(gè)承載器的中間規(guī)定部位加載15t、26t、40t、50t的載荷。這些載荷的加載，在制造單位內(nèi)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，一是有眾多的砝碼，二是有較大的起重設(shè)備。但是，在安裝現(xiàn)場要想完成這項(xiàng)工作就比較困難了，僅這個(gè)幾十噸的載荷，就不好尋找，更不要說迅速的完成加載工作了。所以有人講，起草這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是給制造單位出了一個(gè)難題，是給制造單位和使用單位找麻煩。
在幾年前我在《大型衡器檢測方法探討》一文中提出，大型衡器檢測面臨多個(gè)問題，其中*關(guān)鍵的是，在使用現(xiàn)場檢定所需的數(shù)量巨大的砝碼無法解決；二是即使有眾多砝碼，在較長距離轉(zhuǎn)運(yùn)過程中存在有風(fēng)險(xiǎn)等。既然對于大型衡器性能檢測都面臨砝碼的數(shù)量問題，其承載器相對變形量檢測的載荷問題，怎么就成為是給制造單位找麻煩了呢？
三、替代法
俗話講，辦法總比困難多。
相對于缺乏數(shù)量巨大的砝碼，不能準(zhǔn)確傳遞計(jì)量性能的困難而言，檢測承載器相對變形量的載荷是比較容易解決的。本標(biāo)準(zhǔn)中給出的圖示是使用砝碼，在承載器中部按照規(guī)定局部集中堆放來測試的。實(shí)際這個(gè)堆放區(qū)間是按照車輛軸（軸組）的加載情況換算的。一般車輛的軸距在1.1m～1.8m之間，其中三軸的間距為2.2m左右，再加上可能影響的區(qū)域，所以在標(biāo)準(zhǔn)中將加載區(qū)間確定為1.8m、2.6m和3m。為了比較實(shí)際影響效果，在制定標(biāo)準(zhǔn)前，針對性的對幾種不同加載區(qū)域進(jìn)行了試驗(yàn)。
車輛的車輪作用于承載器上，是一種典型的多點(diǎn)集中加載模式；而將砝碼放置在承載器一定長度和寬度范圍內(nèi)，是一種區(qū)域集中加載模式。這兩種加載模式是否可以達(dá)到相同的效果呢？
1、多點(diǎn)集中加載與局部集中加載比較
（1）兩點(diǎn)集中載荷
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：承載器尺寸為18m×3.4m，采用8只稱重傳感器，三段臺(tái)面，*大跨距為6m。
圖2 半掛車輛結(jié)構(gòu)示意圖
例如一輛半掛車輛，按后排兩軸分配，每軸荷重為25t?？紤]到車輛在一定速度下開到承載器上，可能會(huì)有一定的超載量。我們在計(jì)算時(shí)加上加上130%的沖擊載荷系數(shù)。
P=25t130%=32.5t×
圖3 半掛車輛載荷示意圖
撓度計(jì)算：
當(dāng)承重臺(tái)結(jié)構(gòu)的截面軸慣性矩J為210504cm4時(shí)，當(dāng)后排兩軸停留在一塊承重臺(tái)中部時(shí)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》“受靜載荷梁的內(nèi)力及變位計(jì)算公式”中，簡支梁的撓度為：()22max4324α?=EJPalf
其中：——軸載荷； P
——加載點(diǎn)距支撐點(diǎn)距離； a
l——兩支撐點(diǎn)間距；
α——39.0600235==cmcmla；
E——彈性模量；
——截面軸慣性矩；J()()()cmcmcmkgcmcmtEJPalf65.039.043210504/100.2246002355.3243242426222max=×?×××××=?=α
剛度為：923160065.0max==cmcmlf
（2）局部集中載荷
將以上兩點(diǎn)集中載荷換算成局部集中載荷模式，為*大秤量32.5t×2=65t，考慮到軸兩外側(cè)也是重量影響區(qū)，砝碼集中放置區(qū)為2.6m長，3.4m寬的承載器中部，三段承載器自重為15.84t時(shí)，局部單位長度上載荷q=258.8kg/cm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》“受靜載荷梁的內(nèi)力及變位計(jì)算公式”中，簡支梁的撓度為：()323max4-8384γγ+=EJqclf
圖4 局部集中載荷示意圖
其中： ——局部單位長度上的平均載荷； q
——局部單位長度 c
——單節(jié)承載器兩支撐點(diǎn)間距； l
γ——c260cm==0l600cm
E——彈性模量
——截面軸慣性矩 J
()()323max624258.8kg/cm260cm600cmf840.430.430.66cm384210kg/cm210504cm××=?××××
剛度為：0.66cm1600cm909=
2、替代法
通過以上兩種不同加載方式的比較，我們是否可以這樣操作！
首先將裝有載荷的車輛，載荷應(yīng)盡量集中在后軸（軸組）上方，在已經(jīng)檢定的汽車衡上（或者在需測試的衡器，經(jīng)初步調(diào)試），對其后軸（軸組）進(jìn)行稱量，具體位置見圖5（a）、（b）所示。
圖5 （a）多軸車輛稱量位置示意圖
圖5 （b）單軸車輛稱量位置示意圖
然后將經(jīng)過稱量的車輛，開至需要檢測的承載器上方，并且將其后軸（軸組）壓在承載器中間部位（注意其它輪軸不得壓在該承載器上），具體位置見圖6（a）、（b）所示。
圖6 （a）多軸車輛測試位置示意圖
圖6 （b）單軸車輛測試位置示意圖
3、重心轉(zhuǎn)移問題
采用這種車輛替代固定載荷的測試方法，必然存在重心轉(zhuǎn)移的問題。
（1）由于通道與承載器不可能完全在一個(gè)平面上，當(dāng)裝載重物的車輛只有局部壓載在承載器上，其他部分停留在兩側(cè)通道上時(shí)；
（2）車輛上的重物在車輛開動(dòng)時(shí)，總是會(huì)發(fā)生或多或少的移動(dòng)；
（3）車輛軸與車橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定。
為了減少重心轉(zhuǎn)移的影響問題，**，一定需要注意承載器兩端的通道，必須有足夠長，且平直度與承載器在一個(gè)平面上；**，車輛上的物品應(yīng)該盡量避免產(chǎn)生水平移動(dòng)。
四、說明
1、相對變形量
由于承載器在制造過程中，即使是采用相同的材料、相同的圖紙、相同的加工工藝，也不可能
保證其相對變形量完全一致。所以，標(biāo)準(zhǔn)中要求的是測量承載器的相對變形量，僅是用于驗(yàn)證制造單位所提供隨機(jī)文件中撓度（剛度）指標(biāo)。
2、重量差異問題
采用替代法測試時(shí)，必然會(huì)因?yàn)椴煌馄髦g的使用產(chǎn)生誤差，這些誤差有可能是衡器固有誤差，也有可能是重心轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的誤差，也有可能是物品的含水量變化引起的誤差。但是，由于這種測試是一種相對量的檢測，不需要嚴(yán)格到規(guī)定值。
3、超出本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定*大秤量的產(chǎn)品
在本標(biāo)準(zhǔn)中只包括了30～150t規(guī)格的固定式電子衡器，對于超出150t規(guī)格的產(chǎn)品，如何進(jìn)行承載器相對變形量的測試，也可以采用以上方式測試，只是其選擇的檢測載荷和加載區(qū)域，可以參考150t規(guī)格產(chǎn)品的參數(shù)。

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