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杭州易測計量設備有限公司

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動態軸重汽車衡靜態稱量試驗專用砝碼 的研制

 伴隨著公路運輸業的快速發展,近年來我國道 路運輸貨車超載現象較為普遍,車輛在超載的情況 下行駛,是造成公路加速損壞、引發交通事故的一 個重要原因。公路計重收費是我國目前正在推廣的 一項公路收費政策,也是我國治理超限超載的一項 有效措施。特別是超載嚴重的貨運車輛,它以貨車 的實際載荷總質量為依據實行計重收費,不僅更好 地體現了社會公平,也使交通管理部門根據超重程 度進行經濟處罰,成為治理超限超載的一種有效手 段,而動態軸重汽車衡便是實現計量收費的核心技 術設備,按照 JJG 907-2006《動態公路車輛自動衡器》 國家計量檢定規程以及道路交通管理相關部門的政 策法規,在用動態軸重汽車衡應定期進行周期檢定。 1 試驗方法 動態軸重汽車衡是一種對行駛中的機動車進行 動態稱重的計量儀器。它通過對車輛的各軸或軸組 分別進行稱量,且能自動累加軸(或軸組)的稱量 結果,從而確定該車輛的總質量。 1.1 靜態試驗方法 根據 JJG 907-2006《動態公路車輛自動衡器》 國家計量檢定規程的要求,當動態軸重汽車衡可通 過靜態稱量方式作為集成控制衡器來確定雙軸剛性 參考車輛單軸載荷約定真值時,應首先對其進行靜 態加載試驗。當靜態試驗符合要求后,再依次對雙 軸剛性參考車輛的每個單軸進行稱量,記錄每個單 軸載荷。當兩個單軸都稱量后,即可計算兩個單軸 載荷之和——即車輛總質量。根據該方法對車輛適 當地加載及卸載,使軸載荷能覆蓋衡器的稱量范圍,
以確定靜態參考單軸載荷,并計算得到不同載荷狀 態下參考車輛整車總重的約定真值。 1.2 動態試驗方法 將已知總質量的參考車輛按規定方向、規定勻 速車速下對動態汽車衡進行數次動態試驗,獲得參 考車輛單軸載荷的動態數據。通過計算得到的動態 時車輛總質量與靜態時確定的整車約定真值進行比 較計算,便可確定動態試驗是否符合檢定規程的允 差要求。 動態軸重汽車衡進行靜態稱量測試不僅僅是為了 檢查計重秤臺的固有稱量特性,同時還可以發現計重 設備安裝維護是否良好,是否存在基坑污染、秤臺與 路基秤框擦靠現象,更是為了確保獲得參考車輛約定 真值有效性的前提條件。所以,動態軸重汽車衡靜態 的準確度不僅是對稱重設備本身準確度的檢定,更是 對稱重設備安裝后的一種質量驗收手段。 2 基本原理和設計 根據目前高速公路收費口所安裝的公路計重收 費裝置——動態軸重汽車衡(圖 1),其實際承載面 積較小,寬度只能適應車輛每個單軸依次通過。
目前廣泛應用的動態軸重汽車衡的承載臺尺寸 一般為長(3.2 m)×寬(0.8 m),超寬車道為長(4.0 m) × 寬(0.8 m),承載臺面積約為 2.56 m2 和 3.2 m2。 而在靜態加載稱量試驗時,通常采用傳統 1 t 的鎖形 大砝碼,其尺寸約為:長(0.8 m)× 寬(0.6 m)× 高(0.52 m),底面積為 0.48 m2(圖 2)。在砝碼進行 加、卸載過程中,往往會受限于砝碼自身高度和底 面積的因素,較難控制加載的高度和實現最大量程 的加載,且當砝碼疊加過程中若重心不穩,極易造 成傾斜和側翻等問題,存在較大的安全隱患。
圖 2 傳統鎖形大砝碼疊加示意圖
為了提高砝碼加載的安全系數和工作效率,并 適應絕大多數產品試驗的使用率,以承載面積最小 的動態汽車衡產品作為參考,通過類似堆疊積木的 思路和方法,設計一塊專用砝碼平臺承載支架和兩 種不同外觀的扁形砝碼來實現疊加,既可有效降低 總的疊加高度來減小安全隱患,又可實現滿量程靜 態加載要求。 依據 JJG 907-2006 中 6.3.1 條的要求,專用砝 碼平臺承載支架的設計總質量應滿足動態軸重汽車 衡在初始置零調整范圍不大于最大秤量(Max)20% 的要求,使動態汽車衡在初始置零狀態下,仍能滿 足開機示值顯示為零點,而不影響之后加、卸載的 砝碼示值準確度。 專用砝碼平臺承載支架自重約 1.5 t,尺寸約為: 長(2.6 m)× 寬(0.60 m)× 高(0.13 m),占地面 積均為 1.56 m2(如圖 3 所示)。
圖 3 砝碼平臺承載支架外觀
根據承載支架尺寸,兩種不同外觀的扁形砝碼 分別為 M 形和拱形,其標準質量均為1 t。M 形尺 寸約為:長(1.0 m)×寬(0.70 m)×高(0.25 m); 拱 形 尺 寸 約 為: 長(1.0 m)× 寬(0.70 m)× 高 (0.27 m);占地面積均為 0.70 m2(圖 4、圖 5)。
通過組合疊加的方式,將 3 個 M 形砝碼分別扣 在專用砝碼承載支架上進行組合疊加,不僅可在承 載支架的同一水平面上加載 3 個 1 t 扁形砝碼,也使 扁形砝碼有效利用支架橫向的上、下空間而向外伸 展,降低了砝碼疊加的高度。通過合理的疊加,可 實現所需量程范圍的加載。疊加俯視圖, 疊加俯視示意圖 通過最終組合疊加的方式,再根據實際稱量要求 加載至所需砝碼量。由于拱形砝碼扣在砝碼支架上, 其伸展部分與地面脫離并不接觸,且脫離地面高度也僅 約2.5 cm,當加載不穩可能出現傾斜時,兩邊伸展部分 也可起到一定緩沖支撐的作用。疊加側視圖,如圖7所示。
 
平調整上。反射光被固定的位置探測器接收,由于 旋轉軸沿豎直方向,假設平面鏡反射面絕對水平, 則接收到的反射光位置不發生變化,即輸出位移不 變;如果反射面與豎直方向有夾角,則輸出信號在 二維平面內成一橢圓軌跡。 這樣,利用電子水平儀和平面鏡反射面,可以 方便測量激光上下入射的應用場合,可以實時監測 旋轉軸豎直狀態;激光器出射光束由下往上傾斜入 射至平面鏡反射面上,輸出信號,調整傾角臺傾角, 使得在一個旋轉周期內由平面鏡反射出來,輸出的 光點位置在一定范圍內維持不變。 利用高精度電子水平儀實現平面鏡反射面水平 調整的裝置,由于反射面平面度可以加工良好,而 平面鏡的一大特點是垂直入射其表面的光束將原路 返回,因此利用該反射面作為標準,進而可應用于 對激光光束在豎直方向的準直。這種方法傳遞至平 面鏡的反射面上,實驗得到平面鏡水平傾角小于 30 μrad,從而實現一種平面鏡反射面作為參考級水平 基準的調整。用平面鏡克服了液面參考的局限性, 尤其是對于激光光束豎直向上入射的應用,實現了
一種更高精度的水平參考。 4 結語 水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現在的電子 水平儀,是自動化和電子測量技術發展的結果。作 為一種檢測工具,它已成為橋梁鐵路、土木工程、 航空航海、工業自動化、機械加工等領域不可缺少 的重要計量儀器。電子水平儀是一種非常準確的測 量小角度的檢測工具,不僅可以測量被測平面的平 面度、直線度等參數,還可以結合光學等方法,獲 得更多的測量結果,實現相對于水平位置的傾斜度 的測量,得到準確的水平基準面。在機械測量及光 機電一體化應用技術應用中占有重要地位,研究性 能精度更好的電子水平儀具有重要意義。
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