车辆行驶称重秤台承重板的研究

　　随着国民经济和公路交通运输事业的发展,运输车辆中大型货运车辆的比重不断增加,车辆超载的现象十分普遍。车辆超载行驶给公路设施和交通安全造成了巨大的危害,而扼制超载的最有效方法之一就是应用车辆行驶称重技术,对车辆载荷进行实时称重与监控。而车辆行驶称台称重板的设计对称重结果起着关键性的作用。本文从轮胎接地力学分析、称重台的理论强度设计和称重台强度校核三部分入手,阐述了一套完整设计车辆行驶称台称重板方案。

　　1轮胎接地力学分析

　　秤台承重板的优化设计的目标是使得板在承受一定的轮胎载荷时,使得其厚度达到最优载荷压力分布位置。其分布区域为两轮胎的印迹。在印迹宽度方向,垂直压力分布近似于马鞍形,将印迹简化为矩形,中间部分压力小,而且压力分布梯度小,两边压力大,压力分布梯度也大,总的压力值按照面积积分,积分值应该与轮胎载荷基本一致。

　　首先,需要知道汽车轮胎的计算接地力学特征。轮胎滚动时,胎面上点的接地压力分布与其在胎面上的侧向位置有关(见图1)。胎面中心附近点的接地时间较长,其压力分布接近梯形分布,胎肩附近点的接地时间较短,其接地压力近似抛物线分布。垂直载荷较低时,轮胎在中央花纹条位置的接地压力最大;随着载荷的增加,最大接地压力点移向两侧。载荷变化对轮胎胎肩区域的接地压力值影响较大,对轮胎中心区域的接地压力值影响较小。

　　考虑到在标准载荷下轮胎沿宽度方向上的压力一般是不变的或接近于常数值,故为了简化起见,轮胎的接地压力分布通常用对轮胎特性影响较大的印痕纵向中心线L的压力分布来表示。各国学者在进行轮胎的力学特性分析时,采用梯形和抛物线形等不同的表达形式来模拟轮胎的垂直压力分布。其中,日本学者sokot提出,轮胎在纵向(X长度方向)的接地压力A的分布大体上可近似地用下面的n次式表示

　　如果设接地宽度为b,轮胎载荷为W,并就整个接地面积对接地压力进行积分,然后将积分所得与载荷平衡。于是上式变成

　　式中, n是常数, n=2~l0,对于午线轮胎可取n=4。

　　2称重台的理论强度设计

　　秤台的材料本文采用铸造铝合金平板ZAlCu5MnCdVA,该合金属于铜铝系列合金,密度约为合金钢板密度的1/3,其优良的力学性能完全适应动态称重场所动态大载荷特点,δb=470MPa,δs>400MPa,HB=120。

　　台板的尺寸设计:规定台板的长度方向是指与车速方向垂直的方向,宽度方向是指与车速方向一致的方向。在以前的汽车衡设计时,当汽车以3~5km/h的速度行驶时,台板的宽度尺寸约为800mm左右,这样才能保证一定的精度。由于目前技术的发展,参考目前同样功能的轴重测量系统,板的宽度设计值可以减小到600mm以下,设计时取500mm。板的长度方向考虑双联轴车轮的宽度,取800mm。安全系数:考虑到设计对象尽可能轻,同时发挥刚强度铝合金的优势,安全系数可适当降低,有螺孔和放置称重传感器的盲孔处需要加强。