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电子汽车衡秤体设计分析与计算 ???? [ 摘 要 ]本文简要介绍了电子汽车衡秤体的受力分析和设计计算方法，旨在抛砖引玉，希望国内电子汽车衡产品生产企业和消费者，共同关心和重视电子汽车衡秤体的技术标准和质量问题。 一、概述 电子汽车衡是一种对承载车辆进行整体称重计量管理的必备设备，汽车衡秤体、称重传感器、称重仪表、接线盒和安装基础是电子汽车衡产品的基本组成部分。 汽车衡秤体是承受重量载荷的承载器，其作用是把承载车辆的实际重量准确有效地传递到测量装置的称重传感器上。秤体主要是由台面钢板、秤体主梁、秤体端梁、传感器支承座和秤体之间连接装置等钢结构件组合焊接而成的一个平台型构件。有单个平台组成一台电子汽车衡的形式，也有两个以上平台串联在一起组成一台电子汽车车衡的形式。 二、秤体的选取与计算参数的设定 (一) 秤体的选取 为了便于示例和分析计算，我们选取一台scs- 100型 3.4m×18m 三节组合秤体中的其中一节 3.4m×6m秤体，并作以下设定：秤体中所有的钢结构件，材料均为普通碳素结构钢 q235;秤体台面钢板材料厚度为 10mm;秤体主梁用 6mm 钢板 加 工 成u形 状 ， 上 口 宽 270mm， 下 部 宽150mm，u 型梁高 300mm;在秤体横截面上布设七根 u型钢梁。 (二) 秤体最大集中载荷和受力情况设定 根据 gb/t 7723- 2008 《固定式电子汽车衡》国家标准，对承载器最大相对变形量的规定，最大秤量为 80t~100t 电子汽车衡，在秤体中部 2.6m长区域范围内，加载 40t 重的均布载荷。并设定秤体自重为 5t，也加载到秤体中部的限定区域内，即秤体中部所受最大集中载荷值为45t，均布载荷q=173.08kg/cm。 设定秤体为一简支梁，纵长方向两个支承点的距离与所选秤体长度一致，即 6000mm。 (三) 其它参数设定 材料许用屈服强度：【σs】=1200k/cm2 材料弹性模数：e=2×106kg/cm2 三、秤体截面惯性矩及抗弯截面模量的计算 (一) 单根 u 型梁截面面积 su、形心轴位置yu、惯性矩 ju的计算 (1) 根据前述设定条件，建立 u 型梁截面示意图，如图 1 所示。 (2) 由 图 1 可 计 算 出 截 面 的 展 开 长 度l=750mm，u 型梁截面面积 su=75×0.6=45cm2 也可以利用力矩合成定理及平行移轴公式来分别求出 u 型梁截面的形心轴位置和惯性矩，其计算结果与前述的计算结果都是一致的，但采用以上方式会更简便些。 (二) 秤体截面形心位置和惯性矩的计算 根据前述设定条件建立秤体截面示意图，如图 4 所示。 因整个秤体截面是以中心线为对称的，所以秤体截面形心必在中心线上，将整个截面面积对底边轴取矩，由合力矩合成定理求得秤体截面的形心轴位置 yc：(340×1+7×45+2×100×0.6)yc=340×1×31.1+7×45×17.2+2×100×0.6×0.3 (三) 秤体抗弯截面模量的计算 秤体上表面有载荷重力时，秤体发生凹面向上的弯曲变形，即中性轴 (形心轴) 以上的秤体部分受压缩变形，中性轴以下的秤体部分为拉伸变形。 中性轴以上受压缩秤体部分的抗弯截面模量： 四、秤体强度、挠度、刚度的设计计算 (一) 根据前述设定条件，建立秤体受力示意图和秤体弯矩示意图，如图5、6所示。 (二) 计算秤体最人弯矩 mmax (三) 计算最大正应力强度条件，中性轴上下部分的最大压应力 σ压和最大拉应力 σ拉 因此：单节秤体的抗压强度和抗拉强度符合强度条件，满足设计需要。 (四) 计算秤体最大挠度 fmax和刚度 因此单节秤体的刚性符合国家标准要求。 五、秤体底部封口板的设计计算 秤体结构设计的基本原则是在保证秤体结构合理，强度和刚性符合规定要求的前提条件下，尽量减少材料的无功损耗和浪费。从单节秤体弯矩示意图 6 可以看出，秤体最大弯矩在秤体的中部，由秤体中部向秤体的两端延伸其弯矩在逐渐地减弱，秤体的支点处弯矩为零。 因此，我们可根据秤体弯矩的变化来改变秤体的结构。使秤体中各区域的结构和材料发挥其最大的效能，从而降低生产成本。 通过对图 4 秤体截面和图 5 秤体受力分析计算，证明图 4 秤体截面能够满足其秤体中部区域内最大正应力条件下的强度和刚性设计要求。若我们将图 4 底部 6mm 厚的封口底板取消，再重新计算一下取消底部封口底板后的秤体截面形心位置、惯性矩、抗弯截面模量，其结果如下： yc=23.82cm jc=68850cm4 w压=10307cm3 w拉=2890cm3 由正应力强度计算公式 1200kg/cm2，和中性轴以下秤体抗拉、抗弯截面模量 w拉，可计算出秤体的最大弯矩 m。 即：m=