本文介紹地磅秤臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)形式,并對(duì)框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)和箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)算、加筋 桿C板)配置和特點(diǎn)分析,供選用參考。
地磅的結(jié)構(gòu)視其是否帶基坑可分為有坑式、無坑式二大類。有基坑式地磅其傳感器安裝平面在基坑的底面,秤臺(tái)的面板和汽車行駛的路面相平齊。因此其土 建較為復(fù)雜,費(fèi)用較高。這類結(jié)構(gòu)適用于場(chǎng)地較小的場(chǎng)合。無坑式地磅其安裝基 準(zhǔn)面為地平面,秤臺(tái)兩端建有坡道,因此可以節(jié)省大量土建費(fèi)用,同時(shí)安裝和維修較為 方便。
按照地磅秤臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)的形式又可分為框型結(jié)構(gòu)和箱型結(jié)構(gòu)二大類。框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)其 主要構(gòu)件有:主梁、聯(lián)系梁、面板等組成(圖1)。主梁和聯(lián)系梁由螺栓聯(lián)接成框型結(jié)構(gòu),在框 型結(jié)構(gòu)之上再鋪設(shè)面板。箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)由上、下蓋板和兩塊(或更從制造觀點(diǎn)來看,由于框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)采用各大部件組裝而成,各部件體積和自重相 對(duì)較小,因此在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中便于搬運(yùn),同時(shí)框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)的主梁和聯(lián)系梁是工字 型梁,只要滿足承載能力的要求可直接采用軋制工字鋼做梁。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單,生產(chǎn) 效率高,所需生產(chǎn)場(chǎng)地??;其缺點(diǎn)是材料有時(shí)用得多,梁的高度受限制,使秤臺(tái)剛度不 足。但對(duì)于大稱量、大跨度的汽車衡,采用單根型鋼做梁不能滿足剛度和強(qiáng)度要求,這 時(shí)就需要多根(或多種)型鋼或者采用鋼板做成焊接梁,這種組合梁可做成任意高度并 且合理使用材料以減輕自重,但需要大量的焊接和整形工作。箱型截面秤臺(tái)采用了整體 結(jié)構(gòu),省略了面板和聯(lián)系梁,因而其零部件較少,大大降少了生產(chǎn)工時(shí)。但箱型秤臺(tái)外 形尺寸較大,所需制造場(chǎng)地和起重設(shè)備也相應(yīng)較大,同時(shí)需要大面積的操作平臺(tái)以便制 作時(shí)保證秤臺(tái)面平整:此外,由于采用了薄板結(jié)構(gòu),因此需配置剪板和折彎設(shè)備以降低 勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
從受力觀點(diǎn)來看,在垂直載荷下即汽車C力作用下箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)是最理想的結(jié)構(gòu)型式。 其主要原因是箱型結(jié)構(gòu)能夠按使用要求和受力要求合理地分配材料。箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)的面 板(上、下蓋板)和腹板等幾乎所有的構(gòu)件都參與受力;而框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)只有主梁和聯(lián) 系梁承受汽車的重力,其面板只是用來傳遞汽車重量。下面我們對(duì)這二種不同結(jié)構(gòu)的秤 臺(tái)進(jìn)行重量選擇、穩(wěn)定性驗(yàn)算和汽車車輪壓力作甩于 秤臺(tái)面板產(chǎn)生的局部彎曲驗(yàn)算等幾方面來比較框型 結(jié)構(gòu)秤臺(tái)和箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)的不同之處:
1.重量選擇
框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)主要由二根工字型主梁承受汽車的 重量,每根工字型梁的重量等于二個(gè)翼緣和一個(gè)腹板 重量的總和。(圖3 )
假定梁是等截面的,單位長度的重量為:
2.汽車車輪壓力作用于秤臺(tái)面板產(chǎn)生的局部彎曲驗(yàn)算
對(duì)面板的要求是在長期的汽車運(yùn)行過程中,面板不會(huì)由于疲勞和塑性變形而影響稱 量精度和外觀質(zhì)量??蛐徒Y(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板的兩端采用螺栓與主梁聯(lián)接(圖5),即二向邊簡 支,另二邊為自由邊(圖6);箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板和腹板整體焊接,即面板四周簡支(圖7)。
上述比值表示,當(dāng)h/b>20時(shí),就要考慮加強(qiáng)框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板的穩(wěn)定性,這時(shí)我們通常加筋的方法以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度;反之,如果h/b<20,則面板的臨界應(yīng)力大于 比例極限,面板不會(huì)因彈性失穩(wěn)而破壞。
對(duì)于四周簡支的箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板可求得:
H/b=60
上述比值表明,當(dāng)h/b>60時(shí),面板的臨界應(yīng)力值小于材料比例極限,為了沖分發(fā) 揮材料的強(qiáng)虎,就要采用加筋的方法來提高板的穩(wěn)定性;如果h/b<60,板將不會(huì)喪失彈 性穩(wěn)定性。
通過以上對(duì)二種不同結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板局部彎曲的計(jì)算,我們可以得出以下結(jié)論:在相 同板厚和相同外形的情況下,箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板比框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板所需的加筋數(shù)量要 少,即箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)面板省料。
3.秤臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)算和加筋桿(板)配置
地磅秤臺(tái)除了以上提及的輪壓力引起的局部壓應(yīng)力外,還受有正應(yīng)力和剪應(yīng)力等 多種應(yīng)力作用。拉應(yīng)力是強(qiáng)度問題,壓應(yīng)力和剪應(yīng)力除強(qiáng)度問題之外還會(huì)引起秤臺(tái)整體 和局部失穩(wěn)。
箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)和框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)具有很大的水平剛度和抗扭剛度,一般情況下不需計(jì) 算整體穩(wěn)定。但箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)和框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)主梁的局部薄板會(huì)發(fā)生波浪式翹曲曲面。 為了提高薄板的臨界應(yīng)力,則需增加板厚或用加筋板(桿)來加強(qiáng)。使用厚板不經(jīng)濟(jì)。 加筋板加強(qiáng)薄板比較省料,是一種合理的結(jié)構(gòu),它們把薄板分隔成許多小段,在薄板受 載情況下加筋板(桿)仍保持直線狀態(tài)以限制薄板變形,以至被隔開的各板段發(fā)生翹曲 時(shí)互不影響。
根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理可推算出框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)主梁和箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)的腹板不失穩(wěn)的寬厚 比為:
式中m為上蓋板寬度范圍內(nèi)所設(shè)置縱向加筋桿(板)的數(shù)目。
通過以上各方面分析我們可以得到:箱型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)具有結(jié)構(gòu)簡單、省料等優(yōu)點(diǎn);框 型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)具有制造方便、所需生產(chǎn)廠地小、所需生產(chǎn)設(shè)備簡單、安裝和運(yùn)輸方便等優(yōu) 點(diǎn)。我們?cè)谏a(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)具體實(shí)際情況采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式,或?qū)⑾湫徒Y(jié)構(gòu)秤臺(tái)和 框型結(jié)構(gòu)秤臺(tái)制造技術(shù)加以組合運(yùn)用,以求得最好的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品效益。怎樣在生產(chǎn) 實(shí)踐中不斷完善地磅秤臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì),是地磅計(jì)量技術(shù)發(fā)展的一 個(gè)重要和不可缺少的環(huán)節(jié)。