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汽车衡的检定
汽车衡的检定是一件费力、费时、费钱的工作。除按 OIML R76
国际建议的规定试验外,还应增加分段载荷额定值和集中载荷 CTC 值
的检定。由于汽车衡在户外使用,不仅环境恶劣,而且往往还不具备
按检定规程要求的条件,所以多年以来不断有人探讨和研究汽车衡的
“无砝码检定”。尤其在中国就曾有很多人提出过不少方法,但我认
为由于在理论和实际操作方面还存在原理方面的问题需要探讨,且实
际运用中也有不少问题需要解决,特别是现有的方法不能满足汽车衡
检定的全部要求,因此“无砝码检定”并未得到广泛的运用和认可。
事实上一种新的检定方法应该是有严密的理论为依据,且不需要对原
被检装置增加更多的附加条件、操作方便的方法,同时检定结果还必
须能得到旁证。对于汽车衡的检定方法简单的旁证就是能否与砝码
检定的结果一致,另外一种更有说服力的方法是用同一检定方法,同
时分别对两台汽车衡检定,看它们对同一载荷的结果是否一致,如果
不一致能否说明其中的原因。
我认为就目前所知的“无砝码”检定方法还不能完全替代砝码,
“无砝码”检定还需进一步研究和探讨。国外很少有关于“无砝码”
检定的文章,即使使用数字传感器或相类似的方法,用“无砝码”检
定时也需要增添附加的规定、要求和说明。在国外基本上是用检衡车
对汽车衡进行检定,使用检衡车不仅方便、省时,且作为标准器的检
衡车的精度也能够保证,使得检定时操作的一致性更有保证。我认为
中国应在条件许可的地方对汽车衡使用检衡车检定。
部分称量式
衡器的载荷承载器(秤台)长度小于被称车辆的总长,无法同时承载整个车辆,只能依次对行
驶中车辆的每个部分(部分车轮、车轮、单轴或轴组 ) 称量,然后能自动累加各个部分的称量结果,
获得车辆总重量和轴(轴组)的载荷重量。目前国内常见的轴重式、石英式、平板式、窄条式、弯
板式等都属于这类产品。 轴重式
轴重式又分为单轴式和轴组式两种,其承载器都是一个完整台面,一般在台面四角装有 4 支称
重传感器,可完成对车辆单轴或轴组载荷的称重,通过累加获得车辆总重量。
单轴式承载器宽度(车辆行进方向长度)一般在 1 米左右,不能对车辆的轴组载荷进行称量。
这种轴重衡在我国高速公路施行计重收费初期阶段应用为广泛,约占汽车衡的 90%,其
准确度较低、稳定性较差、称量结果受车辆速度和通行方式影响较大,如
轴组式的承载器宽度(车辆行进方向长度)一般为 5 米至 7 米,可以同时对车辆的轴组(并装双
轴和并装三轴)进行称量。轴组式汽车衡有效增加了数据采样时间,其采用的大量程的称
重传感器、较宽和刚度增强的称重台面使其能够有效抵御车辆不规范通行产生的各种干扰,保证其
较高的称重准确度和稳定性,
其载荷承载器不是一个完整的整体,而是由两个完全一样的、相互平行或者前后交错的分离台
面(左台面和右台面)组成。这种汽车衡在进行称量时由两个台面同时对车辆单轴的两端车轮
分别称量,累加得到单轴载荷,用这种方法依次称量得到车辆的各个轴载荷,终累加得到车辆总
重量,常见的有石英式、弯板式、平板式 等,此类产品在高速称重时的准确度较高和稳定性较好,
目前广泛应用于非现场超载检测。
石英和弯板既是传感器又是承载器,同时其单个传感器(承载器)尺寸较窄和较短的特性决定
了其不可能独立完成对车辆单轴的称量,而需要至少两个传感器 ( 承载器 ) 共同合作完成。为提高其
准确度和稳定性,此类汽车衡也普遍采用了同时安装多个承载器的结构方式,
平板式汽车衡由平板外框和定制传感器组成,传感器为电阻应变式,称重工作原理是通过
检测称重平板内部 T 型主梁微形变来检测车辆载荷的称重设备。在货运车辆通过称重平板后,
轮轴载荷作用在上面板上,安装在面板下方的剪力 T 型主梁产生微形变,通过安装在主梁外侧特定
位置的剪力传感器测量形变产生的剪力,终计算出轮轴载荷
承载器俗称秤台。汽车衡的承载器由于要满足各种类型车辆的不
同要求,除量程不同外,秤台尺寸的差异也极大。承载器可分为:单
秤台、双秤台和多秤台等多种型式,用以满足不同的称重要求。
由多个秤台组合的增长型秤台,它的每个单独的称重段,实际上
就是一个独立的秤。每一称重段都有其额定的载重量,组合后的整个
秤体,也有其总的载重量。需要特别强调的是,整秤的载重量并不等
于分段秤的载重量之和。整秤的载重量定义为:能够在秤台上称重的
总载荷,即为整个秤台上均匀载荷的总重量。分段载重量为:单
轴和轴组在分段秤台上的载荷量。在使用中我们往往会发现,即
使车辆的总重量和轴重都不超过汽车衡的载荷值,秤台也会受到
结构性的损坏。为此一些厂家通过衡器的标称载荷,来避免汽车
衡的结构性损坏。
这些问题表明 OIML R76 国际建议的规定和内容已不能满足汽车
衡技术的指标。从 1980 年开始,很多人士就对汽车衡的技术要
求进行了进一步研究,提出了描述汽车衡的三个技术指标,它们分别
是:标称称重,分段称重的额定值和集中载荷值(CTC),其中 CTC 是
Concentrated Load Capacity 的缩写。在美国人士提出为了满
足 CTC 的要求,承载器的强度需根据美国桥梁强度的要求来设计。因
此,美国是早在检定汽车衡的条款中增加 CTC 试验的国家。
汽车衡的每个“分段”,实际上都是每个独立的称重单元。对于
多秤台的汽车衡,检定时不仅需对整体衡器进行标称载荷试验,还需
对各个分段进行偏载试验、量程试验和 CTC 试验。由于整体衡器的标
称载荷量不等于分段载荷量之和,这样就使得在称量不同车辆的重量
时,称重结果的表述也不会相同。例如图 1(a)中,由于对集装箱汽
车衡称重时,集装箱拖车前后轮组件间的分段秤台并不承重,所以集
装箱的重量只由受力的两个分段秤台决定,因此误差也只由这两个承
台来决定。另外一种情况是,如果秤的长度比车辆长很多【如图1(b)】,
甚至车辆的长度只为秤体长的一半,那么为了能合理使用多分段汽车
衡,可通过开关选择所需的分段,以适应不同车辆称重的要求,提高
测量精度。
尤其要注意的是,分段汽车衡的偏载试验若按照 OIML R76 国际
建议规定的偏载试验时,对于承载器的承点数�� ≥ 4的衡器,在每个
支承点上施加的偏载,为该衡器标称载荷的1
�� − 1
⁄ 是不对的。因为
每个分段的独立的称重单元,称重时各个承载器的受力互不影响,所
以多分段汽车衡的偏载试验,应对各分段单独做试验,按载荷等
于分段的额定载荷的1
3
⁄ 来对各支点进行加载。
为了节省传感器,分段汽车衡两个相连的承载器可以共用两个传
感器。由于两个承载器在受力时共同加载在相同的传感器上,如果两
个秤台联合受力的设计不好,会明显的相互影响造成误差,但是一般
厂家对此问题不够重视。在图 2 中,我给出了两个较合理的设计,供
大家参考。
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