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动态轴重汽车衡静态称量试验专用砝码 的研制

 伴随着公路运输业的快速发展,近年来我国道 路运输货车超载现象较为普遍,车辆在超载的情况 下行驶,是造成公路加速损坏、引发交通事故的一 个重要原因。公路计重收费是我国目前正在推广的 一项公路收费政策,也是我国治理超限超载的一项 有效措施。特别是超载严重的货运车辆,它以货车 的实际载荷总质量为依据实行计重收费,不仅更好 地体现了社会公平,也使交通管理部门根据超重程 度进行经济处罚,成为治理超限超载的一种有效手 段,而动态轴重汽车衡便是实现计量收费的核心技 术设备,按照 JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》 国家计量检定规程以及道路交通管理相关部门的政 策法规,在用动态轴重汽车衡应定期进行周期检定。 1 试验方法 动态轴重汽车衡是一种对行驶中的机动车进行 动态称重的计量仪器。它通过对车辆的各轴或轴组 分别进行称量,且能自动累加轴(或轴组)的称量 结果,从而确定该车辆的总质量。 1.1 静态试验方法 根据 JJG 907-2006《动态公路车辆自动衡器》 国家计量检定规程的要求,当动态轴重汽车衡可通 过静态称量方式作为集成控制衡器来确定双轴刚性 参考车辆单轴载荷约定真值时,应首先对其进行静 态加载试验。当静态试验符合要求后,再依次对双 轴刚性参考车辆的每个单轴进行称量,记录每个单 轴载荷。当两个单轴都称量后,即可计算两个单轴 载荷之和——即车辆总质量。根据该方法对车辆适 当地加载及卸载,使轴载荷能覆盖衡器的称量范围,
以确定静态参考单轴载荷,并计算得到不同载荷状 态下参考车辆整车总重的约定真值。 1.2 动态试验方法 将已知总质量的参考车辆按规定方向、规定匀 速车速下对动态汽车衡进行数次动态试验,获得参 考车辆单轴载荷的动态数据。通过计算得到的动态 时车辆总质量与静态时确定的整车约定真值进行比 较计算,便可确定动态试验是否符合检定规程的允 差要求。 动态轴重汽车衡进行静态称量测试不仅仅是为了 检查计重秤台的固有称量特性,同时还可以发现计重 设备安装维护是否良好,是否存在基坑污染、秤台与 路基秤框擦靠现象,更是为了确保获得参考车辆约定 真值有效性的前提条件。所以,动态轴重汽车衡静态 的准确度不仅是对称重设备本身准确度的检定,更是 对称重设备安装后的一种质量验收手段。 2 基本原理和设计 根据目前高速公路收费口所安装的公路计重收 费装置——动态轴重汽车衡(图 1),其实际承载面 积较小,宽度只能适应车辆每个单轴依次通过。
目前广泛应用的动态轴重汽车衡的承载台尺寸 一般为长(3.2 m)×宽(0.8 m),超宽车道为长(4.0 m) × 宽(0.8 m),承载台面积约为 2.56 m2 和 3.2 m2。 而在静态加载称量试验时,通常采用传统 1 t 的锁形 大砝码,其尺寸约为:长(0.8 m)× 宽(0.6 m)× 高(0.52 m),底面积为 0.48 m2(图 2)。在砝码进行 加、卸载过程中,往往会受限于砝码自身高度和底 面积的因素,较难控制加载的高度和实现最大量程 的加载,且当砝码叠加过程中若重心不稳,极易造 成倾斜和侧翻等问题,存在较大的安全隐患。
图 2 传统锁形大砝码叠加示意图
为了提高砝码加载的安全系数和工作效率,并 适应绝大多数产品试验的使用率,以承载面积最小 的动态汽车衡产品作为参考,通过类似堆叠积木的 思路和方法,设计一块专用砝码平台承载支架和两 种不同外观的扁形砝码来实现叠加,既可有效降低 总的叠加高度来减小安全隐患,又可实现满量程静 态加载要求。 依据 JJG 907-2006 中 6.3.1 条的要求,专用砝 码平台承载支架的设计总质量应满足动态轴重汽车 衡在初始置零调整范围不大于最大秤量(Max)20% 的要求,使动态汽车衡在初始置零状态下,仍能满 足开机示值显示为零点,而不影响之后加、卸载的 砝码示值准确度。 专用砝码平台承载支架自重约 1.5 t,尺寸约为: 长(2.6 m)× 宽(0.60 m)× 高(0.13 m),占地面 积均为 1.56 m2(如图 3 所示)。
图 3 砝码平台承载支架外观
根据承载支架尺寸,两种不同外观的扁形砝码 分别为 M 形和拱形,其标准质量均为1 t。M 形尺 寸约为:长(1.0 m)×宽(0.70 m)×高(0.25 m); 拱 形 尺 寸 约 为: 长(1.0 m)× 宽(0.70 m)× 高 (0.27 m);占地面积均为 0.70 m2(图 4、图 5)。
通过组合叠加的方式,将 3 个 M 形砝码分别扣 在专用砝码承载支架上进行组合叠加,不仅可在承 载支架的同一水平面上加载 3 个 1 t 扁形砝码,也使 扁形砝码有效利用支架横向的上、下空间而向外伸 展,降低了砝码叠加的高度。通过合理的叠加,可 实现所需量程范围的加载。叠加俯视图, 叠加俯视示意图 通过最终组合叠加的方式,再根据实际称量要求 加载至所需砝码量。由于拱形砝码扣在砝码支架上, 其伸展部分与地面脱离并不接触,且脱离地面高度也仅 约2.5 cm,当加载不稳可能出现倾斜时,两边伸展部分 也可起到一定缓冲支撑的作用。叠加侧视图,如图7所示。
 
平调整上。反射光被固定的位置探测器接收,由于 旋转轴沿竖直方向,假设平面镜反射面绝对水平, 则接收到的反射光位置不发生变化,即输出位移不 变;如果反射面与竖直方向有夹角,则输出信号在 二维平面内成一椭圆轨迹。 这样,利用电子水平仪和平面镜反射面,可以 方便测量激光上下入射的应用场合,可以实时监测 旋转轴竖直状态;激光器出射光束由下往上倾斜入 射至平面镜反射面上,输出信号,调整倾角台倾角, 使得在一个旋转周期内由平面镜反射出来,输出的 光点位置在一定范围内维持不变。 利用高精度电子水平仪实现平面镜反射面水平 调整的装置,由于反射面平面度可以加工良好,而 平面镜的一大特点是垂直入射其表面的光束将原路 返回,因此利用该反射面作为标准,进而可应用于 对激光光束在竖直方向的准直。这种方法传递至平 面镜的反射面上,实验得到平面镜水平倾角小于 30 μrad,从而实现一种平面镜反射面作为参考级水平 基准的调整。用平面镜克服了液面参考的局限性, 尤其是对于激光光束竖直向上入射的应用,实现了
一种更高精度的水平参考。 4 结语 水平仪从过去简单的水泡水平仪到现在的电子 水平仪,是自动化和电子测量技术发展的结果。作 为一种检测工具,它已成为桥梁铁路、土木工程、 航空航海、工业自动化、机械加工等领域不可缺少 的重要计量仪器。电子水平仪是一种非常准确的测 量小角度的检测工具,不仅可以测量被测平面的平 面度、直线度等参数,还可以结合光学等方法,获 得更多的测量结果,实现相对于水平位置的倾斜度 的测量,得到准确的水平基准面。在机械测量及光 机电一体化应用技术应用中占有重要地位,研究性 能精度更好的电子水平仪具有重要意义。
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