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地磅秤台结构分析及计算

时间:2017-10-20 00:52:47 来源:本站 点击数:866

本文介绍地磅秤台的钢结构形式,并对框型结构秤台和箱型结构秤台进行了验算、加筋 C板)配置和特点分析,供选用参考。

地磅的结构视其是否带基坑可分为有坑式、无坑式二大类。有基坑式地磅其传感器安装平面在基坑的底面,秤台的面板和汽车行驶的路面相平齐。因此其土 建较为复杂,费用较高。这类结构适用于场地较小的场合。无坑式地磅其安装基 准面为地平面,秤台两端建有坡道,因此可以节省大量土建费用,同时安装和维修较为 方便。

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按照地磅秤台的钢结构的形式又可分为框型结构和箱型结构二大类。框型结构秤台其 主要构件有:主梁、联系梁、面板等组成(图1)。主梁和联系梁由螺栓联接成框型结构,在框 型结构之上再铺设面板。箱型结构秤台由上、下盖板和两块(或更从制造观点来看,由于框型结构秤台采用各大部件组装而成,各部件体积和自重相 对较小,因此在生产和运输过程中便于搬运,同时框型结构秤台的主梁和联系梁是工字 型梁,只要满足承载能力的要求可直接采用轧制工字钢做梁。其优点是制造简单,生产 效率高,所需生产场地小;其缺点是材料有时用得多,梁的高度受限制,使秤台刚度不 足。但对于大称量、大跨度的汽车衡,采用单根型钢做梁不能满足刚度和强度要求,这 时就需要多根(或多种)型钢或者采用钢板做成焊接梁,这种组合梁可做成任意高度并 且合理使用材料以减轻自重,但需要大量的焊接和整形工作。箱型截面秤台采用了整体 结构,省略了面板和联系梁因而其零部件较少,大大降少了生产工时。但箱型秤台外 形尺寸较大,所需制造场地和起重设备也相应较大,同时需要大面积的操作平台以便制 作时保证秤台面平整:此外,由于采用了薄板结构,因此需配置剪板和折弯设备以降低 劳动强度、提高劳动生产率和提高产品质量。

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从受力观点来看,在垂直载荷下即汽车C力作用下箱型结构秤台是最理想的结构型式。 其主要原因是箱型结构能够按使用要求和受力要求合理地分配材料。箱型结构秤台的面 板(上、下盖板和腹板等几乎所有的构件都参与受力;而框型结构秤台只有主梁和联 系梁承受汽车的重力,其面板只是用来传递汽车重量。下面我们对这二种不同结构的秤 台进行重量选择、稳定性验算和汽车车轮压力作甩于 秤台面板产生的局部弯曲验算等几方面来比较框型 结构秤台和箱型结构秤台的不同之处:

1.重量选择

框型结构秤台主要由二根工字型主梁承受汽车的 重量,每根工字型梁的重量等于二个翼缘和一个腹板 重量的总和。(图3 )

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假定梁是等截面的,单位长度的重量为:

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2.汽车车轮压力作用于秤台面板产生的局部弯曲验算

对面板的要求是在长期的汽车运行过程中,面板不会由于疲劳和塑性变形而影响称 量精度和外观质量。框型结构秤台面板的两端采用螺栓与主梁联接(图5),即二向边简 支,另二边为自由边(图6);箱型结构秤台面板和腹板整体焊接,即面板四周简支(图7)。

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上述比值表示,当h/b>20时,就要考虑加强框型结构秤台面板的稳定性这时我们通常加筋的方法以充分发挥材料的强度;反之,如果h/b<20,则面板的临界应力大于 比例极限,面板不会因弹性失稳而破坏。

对于四周简支的箱型结构秤台面板可求得:

H/b=60

上述比值表明,当h/b>60时,面板的临界应力值小于材料比例极限,为了冲分发 挥材料的强虎,就要采用加筋的方法来提高板的稳定性;如果h/b<60,板将不会丧失弹 性稳定性。

通过以上对二种不同结构秤台面板局部弯曲的计算,我们可以得出以下结论:在相 同板厚和相同外形的情况下箱型结构秤台面板比框型结构秤台面板所需的加筋数量要 少,即箱型结构秤台面板省料。

3.秤台稳定性验算和加筋杆(板)配置

地磅秤台除了以上提及的轮压力引起的局部压应力外,还受有正应力和剪应力等 多种应力作用。拉应力是强度问题,压应力和剪应力除强度问题之外还会引起秤台整体 和局部失稳。

箱型结构秤台和框型结构秤台具有很大的水平刚度和抗扭刚度,一般情况下不需计 算整体稳定。但箱型结构秤台和框型结构秤台主梁的局部薄板会发生波浪式翘曲曲面。 为了提高薄板的临界应力,则需增加板厚或用加筋板(杆)来加强。使用厚板不经济。 加筋板加强薄板比较省料,是一种合理的结构,它们把薄板分隔成许多小段在薄板受 载情况下加筋板(杆)仍保持直线状态以限制薄板变形,以至被隔开的各板段发生翘曲 时互不影响。

根据结构力学原理可推算出框型结构秤台主梁和箱型结构秤台的腹板不失稳的宽厚 比为:

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式中m为上盖板宽度范围内所设置纵向加筋杆(板)的数目。

通过以上各方面分析我们可以得到:箱型结构秤台具有结构简单、省料等优点;框 型结构秤台具有制造方便、所需生产厂地小、所需生产设备简单、安装和运输方便等优 点。我们在生产过程中应根据具体实际情况采用相应的结构型式,或将箱型结构秤台和 框型结构秤台制造技术加以组合运用,以求得最好的产品质量和产品效益。怎样在生产 实践中不断完善地磅秤台钢结构的研究与设计,是地磅计量技术发展的一 个重要和不可缺少的环节。