大吨位汽车衡用传感器的量程选择

一、引言

随着我国运输业的迅速发展的需求，高等级公路通车路段的日益加长，公路运输的比重逐渐增大。运输车辆的大型化成为当前发展趋势，而与其相配套的大型汽车衡就成为计量方面的主力军。但是我国汽车衡器设计以及使用与国际发达国家还有一定差距，特别是对称重传感器的选择方面。以下将对大型汽车衡器配套称重传感器的选择依据进行探讨。

二、目前现状

1、汽车衡的日趋大型化

在国际《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》中，规定汽车大允许总质量的大限值为 49 吨，而实际情况在公路上出现了大总质量 200 吨的汽车。为了称重这些超载汽车，汽车衡量程从 80 吨扩展到 180 吨，有些地方提出了 200 吨汽车衡制作要求。

2、汽车衡设计的随意性，特别是对传感器的选择方面

在这些大型衡器的结构设计方面，各个公司各显神通。为了使自己的产品具有价格成本优势，采用了多种多样的设计理念。如采用 U 型钢的柔性秤台、弯板制作的方箱型秤台、以及钢混水泥秤台等等。但是大家均采用了多只传感器为支点的多台面的方案。

如：采用 6 只 30 吨（或 40 吨）传感器，2 节 12 米的秤台，制作 60-100 吨的汽车衡；

采用 8 只 30 吨（或 40 吨）传感器，3 节 18 米的秤台，制作 80-120 吨的汽车衡；

采用 10 只 30 吨（或 40 吨）传感器，4 节 24 米的秤台，制作 100-150 吨的汽车衡。

※ 按照以上方式做汽车衡的结果如何呢？

（1）在厂房内以及在使用现场标定，很好，没问题；称量大吨位的汽车（汽车衡量程的 80%～100%）很少时，没问题，很少有故障，客户很满意；

（2）在厂房内以及在使用现场标定，很好，没问题，称量大吨位的汽车（汽车衡量程的80%~100%）很多时，有问题，表现为：称量不准，秤不回零，溢出（数字汽车衡）等等，客户很不满意，我们的生产厂商服务费用居高不下。

※ 造成以上问题是为什么呢？

（1）秤体本身原因；

（2）传感器量程选择原因。

秤体原因衡器厂商都会自己分析，我们将重点探讨传感器量程选择原因。

三、大型汽车的载荷分布情况

在探讨传感器量程选择原因之前，我们先来探讨大吨位汽车载荷分布情况：

1、二轴车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 6 轮 2 轴 9 米长的车为例轴距 4.35 米，国标规定大总质量为 16 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 50 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 30%左右、后轴承重为总重的 70%左右。前轴 15 吨左右，后轴 35 吨左右

2、三轴工程车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 10 轮 3 轴 9 米长的车为例

轴距 4.35 米，国标规定大总质量为 25 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 70 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 25%左右、后两轴承重为总重的 75%左右。前轴 18 吨左右，后两轴共 52 吨左右

3、四轴车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 12 轮 4 轴 12米长的车为例

国标规定大总质量为 31 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 90 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前两轴承重为总重的 35%左右、后两轴承重为总重的 65%左右。前两轴 30 吨左右，后两轴共 60 吨左右

4、四轴挂车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 14 轮 4 轴 12米拖挂车为例

国标规定大总质量为 31 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 90 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 35%左右、后轴承重为总重的 65%左右。前两轴 30 吨左右，后两轴共 60 吨左右

5、五轴挂车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 18 轮 5 轴 12米长的车为例

国标规定大总质量为 35 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 100 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 30%左右、后轴承重为总重的 70%左右。前两轴 30 吨左右，后三轴共 70 吨左右

6、六轴挂车

根据国标《GB158-2004 道路车辆外廓尺寸、轴载及质量限值》的规定，我们依 22 轮 6 轴拖挂车为例

国标规定大总质量为 49 吨，实际在公路上运行的改型号车辆大总质量大约达到 150 吨。

这样，轴重载荷分布：

通过对该车型的轴重进行测试，前轴承重为总重的 35%左右、后轴承重为总重的 65%左右。前两轴 50 吨左右，后两轴共 100 吨左右

四、汽车衡用传感器载荷探讨

我们对汽车称量时，汽车前后轮依次走上秤台，当后轴走在两节秤台中间的时候，两节秤台中间为传感器安装位置，这两只传感器受载荷和的大值 F

其中：

A．为后轴载荷（多轴时为共计载荷）；

B．秤台自重（6*3 米的秤台自重大约 6 吨）；

D．冲击系数（一般为 1.3 左右）。

这样，称量汽车的衡器用两只传感器载荷之和如下表 1。

单只传感器受载情况，因为汽车不能开在秤台宽度的正中，因此，载荷不能平分，以及我们需要一定的安全系数。在此我们设车的后轴载荷为 G、称台自重为 G0、车轮无偏载情况时左端称重传感器支撑力为 F1、右端称重传感器支撑力为 F2。这时有如下力学关系：

G×1500＋G0×1500＝F1×150＋F2×2850 ①

G＋G0= F1＋F2 ②

这里当称体自重 G0 忽略时，计算得：

F1=F2=G/2

车轮在大偏载情况时左端称重传感器支撑力为 F1′、右端称重传感器支撑力为 F2′。这时有如下力学关系：

G×1200＋G0×1500＝F1′×150＋F2′×2850 ①

G＋G0= F1′＋F2′ ②

这里当称体自重 G0 忽略时，计算得：

F1′≈0.61G

F2′≈0.39G

我们计算时仅以 3 米称台为例，实际现在称台宽已有 3.3 米，这样经分析，我们认为，安全系数 C 为 1.2～1.5 为妥。

因此，单只传感器的载荷 G

G = F/2*C

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

称量这些汽车的衡器量程与传感器的选择如下表 2

五、结论

汽车衡用传感器的量程的选择，不只是以总体传感器量程总和为依据，由于现在的汽车超载的情况较为严重，汽车的轴重分布不均，因此汽车衡用传感器的量程选择要以汽车后轴总重为主要依据进行。