CN211553035U - 一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，安装在平直路面上，对过往车辆进行动态称重，包括：基础框架结构、用于承受动态载荷的弹性体、形变检测传感单元和承载装置；所述弹性体安装在所述基础框架结构上，所述弹性体采用抗侧向力设置，且所述弹性体在动态载荷的作用下发生形变；所述形变检测传感单元用于检测弹性体的形变；所述承载装置用于承载动态载荷，并把动态载荷传递给所述弹性体。本实用新型克服了现有动态车辆称重装置无法克服抗侧向力、安装应力影响、动态响应慢缺陷，而且安装简单，维护方便，可进行温度补偿以适应更加复杂的环境。

Description

一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤

技术领域

本实用新型涉及动态车辆称重领域，尤其是抗侧向力的高速动态车辆轴重秤。

背景技术

目前的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，大多数采用传统静态称重用的秤台式结构方式或承载器和传感器一体化的结构方式，传统静态称重用的秤台式结构方式：承载器和传感器为独立单元，承载器和传感器间非刚性连接，采用此方式进行动态车辆称重时，其低速情况下，准确度高，由于承载器和传感器间非刚性连接，在车辆高速通过情况下，动态响应慢，秤体复位困难，几乎无法在高速情况下使用。承载器和传感器一体化的结构方式：承载器即为传感器，动态响应快，能满足高速称重需要，由于承载器和传感器一体化，均采用小型化设计，不能使轮胎力(轴重)只作用在承载器上，只能检测部分轮胎力 (轴重)，然后根据检测值推算轮胎力(轴重)，受车辆自身工况(如震动)和侧向力的影响非常大，往往一个测试点需要并联多排传感器进行检测，都难以保证其测量准确度，并造成成本和施工维护困难。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，可以减少侧向力对测量的影响，提高测量准确度。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，安装在平直路面上，对过往车辆进行动态称重，包括：基础框架结构、用于承受动态载荷的弹性体、形变检测传感单元和承载装置；所述弹性体安装在所述基础框架结构上，所述弹性体采用抗侧向力设置，且所述弹性体在动态载荷的作用下发生形变；所述形变检测传感单元用于检测弹性体的形变；所述承载装置用于承载动态载荷，并把动态载荷传递给所述弹性体。

当车轮作用于承载装置上时，车轮对承载装置的作用力，除了轴重方向上的力外，还有摩擦力、向心力等侧向力；轴重方向上的力会引起弹性体在竖直方向内纯弯曲形变，摩擦力、向心力等侧向力会引起弹性体在水平方向内纯弯曲变形、扭曲变形、拉压变形等；所述弹性体采用抗侧向力设置可以减小弹性体在水平方向内的形变，故提高了形变检测传感单元的检测结果的准确度。

形变检测传感单元可以是直接粘贴安装在弹性体上的应变计组成的测量电桥，也可以是直接安装在弹性体上的形变检测传感器，所述形变检测传感器基于应变式原理，所述形变检测传感器采用抗侧向力和去除安装应力影响设计。

进一步地，所述弹性体采用在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小的结构。

弹性体采用异型结构，两个方向的截面惯性距不一样，实现弹性体在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小，例如弹性件截面采用“工”型异型结构。

采用上述结构，车轮作用于承载装置，弹性体作出响应时，由于弹性体在侧向力方向刚度大，弹性体不容易在水平方向发生形变，故可以减少侧向力引起弹性体的形变，提高检测结果的准确度。

进一步地，所述弹性体设置有形变检测区、第一侧向力柔性过渡区；所述形变检测区用于形变检测传感单元的形变检测；所述弹性体的前后两侧在所述第一侧向力柔性过渡区向内凹陷形成第一凹槽，所述第一凹槽竖向设置。

由于所述弹性体的前后两侧在所述第一侧向力柔性过渡区向内凹陷形成第一凹槽，故所述弹性体在所述第一侧向力柔性过渡区的厚度相较于所述形变检测区薄，在侧向力的影响下，所述第一侧向力柔性过渡区优先于所述形变检测区发生弯曲形变，所述第一侧向力柔性过渡区使得弹性体在侧向力作用下发生的形变集中在第一侧向力柔性过渡区，使得侧向力在形变检测区产生的形变比未设置第一侧向力柔性过渡区时产生的形变小，进一步提高测量精准度。

进一步地，所述弹性体采用去除安装应力影响设计。

车辆称重装置安装应力也会引起弹性体发生相应的形变，故弹性体用上述设计，减少安装应力对检测结果的影响。

进一步地，所述弹性体设置有安装固定区、安装过渡区；所述安装固定区用于将弹性体固定于基础框架结构；所述安装过渡区开设有缺口。

所述形变检测传感单元采用完全对称的全桥差动式原理，带有缺口的安装过渡区根据圣微南原理，使得安装应力扩散均匀，且在弹性体的形变检测区对电桥四个桥臂的影响相同，不会引起电桥的输出。

进一步地，所述弹性体的形变检测区中心设置于弹性体中性面上，形变检测区为轴对称区域。

进一步地，所述形变检测传感单元采用完全对称的全桥差动式电桥。

测量时，电桥的四个桥臂电阻都在变化，相邻的两个桥臂电阻值变化方向相反。桥臂电阻为电阻应变计，电阻应变计丝栅方向为轴重力引起的弹性体在竖直方向内纯弯曲变形的第一主应力方向或第二主应力方向，电阻应变计的水平中心线与弹性体的竖直方向内的中性面重合。电阻应变计丝栅在第一应力方向内受拉，电阻值增大；相邻的电阻应变计丝栅在第二主应力方向内受压，电阻值增小，进而形成电桥的输出，其输出量跟轴重力成比例。同时，由于弹性体和电阻应变计采用对称布置，侧向力在弹性体的形变检测区产生的形变对桥臂电阻产生同样的影响，即电阻值同步增大或同步降低，且电阻值改变量一致，故不会造成电桥的输出。

理论上，不管侧向力产生多大的影响，都不会造成电桥的输出。实际上，由于加工装配等误差，弹性体和电阻应变计不可能完全对称，侧向力会让电桥产生输出，进而产生误差，因此只能降低侧向力在弹性体的形变检测区产生的形变。

进一步地，所述形变检测传感单元采用微小测量反力，对称布置于形变检测区，对轴重方向敏感，对非轴重方向不敏感，且非轴重方向上差动布置。

进一步地，所述弹性体采用梁式结构、柱式结构、轮辐式结构。

进一步地，承载装置采用在侧向力方向刚度小，轴重方向刚度大的结构。

保证承载装置传递给弹性体的载荷在轴重方向不因承载装置自身形变而产生侧向力，并且承载装置在侧向力方向刚度小，减轻了承载装置自身承受后而传递给弹性体的侧向力，从而进一步提升了本抗侧向力的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤抗侧向力的能力。

所述承载装置包括承载板、抗侧向力件和连接件，所述抗侧向力体包括竖直件和水平件，并呈“L”状，两个抗侧向力体相对设置形成一组，两组侧向力体设置于所述承载板下端，所述侧向力体的竖直件与承载板连接，所述连接件设置于两个相对设置的抗侧向力体之间，并且一端与抗侧向力体的水平件相连接，所述连接体另一端与所述弹性体相连接。

承载装置采用异型结构，两个方向的截面惯性距不一样，具体为所述承载板采用异性结构，实现承载装置在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小，例如承载板截面采用“工”型异型结构。

进一步地，所述承载装置尺寸大于轮胎与地面的接触尺寸，能保证车辆正常行驶情况下，单个轮胎的力即轴重能完全、充分作用在承载装置上。

具体为，所述承载板尺寸大于轮胎与地面的接触尺寸。

进一步地，所述承载装置设置有第二侧向力柔性过渡区，所述承载装置在所述第二侧向力柔性过渡区水平设置第二凹槽。

具体为，所述第二凹槽设置于所述承载装置中抗侧向力体的竖直件上。

由于车轮对于承载装置的作用力，不仅含有垂直方向上待测量的轴重；还包括水平方向上与车辆运动方向相垂直的向心力等侧向力，由于设置第二凹槽，故水平方向上与车辆运动方向相垂直的侧向力优先使得第二侧向力柔性过渡区发生形变，使得水平方向上与车辆运动方向相垂直的侧向力集中在第二侧向力柔性过渡区，进而降低了侧向力引起加载装置和弹性体的变形，提高测量准确性。

进一步地，所述承载装置设置有第三侧向力柔性过渡区，所述承载装置在所述第三侧向力柔性过渡区水平设置第三凹槽。

具体为，所述第三凹槽设置于所述承载装置中抗侧向力体的水平件上。

由于车轮对于承载装置的作用力，不仅含有垂直方向上待测量的轴重；还包括水平方向上与车辆运动方向相平行的牵引力等侧向力，由于设置第三凹槽，故水平方向上与车辆运动方向相平行的侧向力优先使得第三侧向力柔性过渡区发生形变，使得水平方向上与车辆运动方向相平行的侧向力集中在第三侧向力柔性过渡区，进而降低了侧向力引起加载装置和弹性体的变形，提高测量准确性。

进一步地，所述承载装置包括竖直方向刚度加强区，所述竖直方向刚度加强区保证承载装置在轴重力额定载荷范围内，承载装置与弹性体的垂直度，进而保证轮重力是垂直加载在弹性体上。

具体为，所述竖直方向刚度加强区设置于两组抗侧向力件之间。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型中弹性体整体上采用侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小的结构，减少弹性体在侧向力方向上的形变，提高测量准确度。

(2)本实用新型中弹性体设置有第一侧向力柔性过渡区，使得弹性体在侧向力的作用下发生的形变集中于该区域，减少形变检测区在侧向力作用下的形变，提高测量准确度。

(3)本实用新型中弹性体设置有安装过渡区，安装过渡区设置有缺口，使得安装应力扩散均匀，使得弹性体的形变检测区对电桥四个桥臂的影响相同，不会引起电桥的输出，提高测量准确度。

(4)本实用新型中承载装置体整体上采用侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小的结构，减少承载装置在侧向力方向上的形变，提高测量准确度。

(5)本实用新型中承载装置设置有第二侧向力柔性过渡区和第二侧向力柔性过渡区，使得承载装置在同时受轮重力和侧向力时，侧向力引起变形集中在第二、第三柔性过渡区，进而降低了侧向力引起加载装置的变形，提高测量准确度。

(6)本实用新型中检测形变的传感单元采用完全对称的全桥差动式电桥，侧向力在弹性体的形变检测区产生的形变对桥臂电阻产生同样的影响，即电阻值同步增大或同步降低，且电阻值改变量一致，故侧向力理论上不会造成电桥的输出，提高测量准确度。

附图说明

图1为本实用新型动态称重装置结构实体图；

图2为本实用新型弹性体结构示意图；

图3为本实用新型承载装置结构示意图；

附图标记：1基础框架结构；2弹性体；3形变检测传感单元； 4道路；5承载装置；501承载板；502抗侧向力件；5021竖直体； 5022水平体；503连接件；6车轮；7安装固定区；8安装过渡区； 801缺口；9形变检测区；10第一侧向力柔性过渡区；1001第一凹槽；11第二侧向力柔性过渡区；12第三侧向力柔性过渡区；13竖直方向刚度加强区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1—3所示，一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，安装在平直路面上，对过往车辆进行动态称重，包括：基础框架结构1；

用于承受动态载荷的弹性体2，所述弹性体2安装在所述基础框架结构1上，所述弹性体2采用抗侧向力设置，且所述弹性体2在动态载荷的作用下发生形变；

形变检测传感单元3，所述形变检测传感单元3用于检测弹性体 2的形变；

承载装置5，所述承载装置5用于承载动态载荷，并把动态载荷传递给所述弹性体2。

当车轮6作用于承载装置5上时，车轮6对承载装置5的作用力，除了轴重方向上的力外，还有摩擦力、向心力等侧向力；轴重方向上的力会引起弹性体2在竖直方向内纯弯曲形变，摩擦力、向心力等侧向力会引起弹性体2在水平方向内纯弯曲变形、扭曲变形、拉压变形等；所述弹性体2采用抗侧向力设置可以减小弹性体2在水平方向内的形变，故提高了形变检测传感单元3的检测结果的准确度。

形变检测传感单元3可以是直接粘贴安装在弹性体2上的应变计组成的测量电桥，也可以是直接安装在弹性体2上的形变检测传感器，所述形变检测传感器基于应变式原理，所述形变检测传感器采用抗侧向力和去除安装应力影响设计。

优选的，所述弹性体2采用在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小的结构。

如图2所示，弹性体2采用异型结构，两个方向的截面惯性距不一样，实现弹性体2在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小，例如弹性体2截面采用“工”型异型结构。

采用上述结构，车轮6作用于承载装置5，弹性体2作出响应时，由于弹性体2在侧向力方向刚度大，弹性体2不容易在水平方向发生形变，故可以减少侧向力引起弹性体2的形变，提高检测结果的准确度。

优选的，所述弹性体2设置有形变检测区9、第一侧向力柔性过渡区10；所述形变检测区9用于形变检测传感单元3的形变检测；所述弹性体2的前后两侧在所述第一侧向力柔性过渡区10向内凹陷形成第一凹槽1001，所述第一凹槽竖向设置。

由于所述弹性体2的前后两侧在所述第一侧向力柔性过渡区10 向内凹陷形成第一凹槽1001，故所述弹性体2在所述第一侧向力柔性过渡区1001的厚度相较于所述形变检测区9薄，在侧向力的影响下，所述第一侧向力柔性过渡区10优先于所述形变检测区9发生弯曲形变，所述第一侧向力柔性过渡区10使得弹性体2在侧向力作用下发生的形变集中在第一侧向力柔性过渡区10，使得侧向力在形变检测区9产生的形变比未设置第一侧向力柔性过渡区10时产生的形变小，进一步提高测量精准度。

优选的，所述弹性体2采用去除安装应力影响设计。

车辆称重装置安装应力也会引起弹性体2发生相应的形变，故弹性体2采用上述设计减少安装应力对检测结果的影响。

优选的，所述弹性体2设置有安装固定区7、安装过渡区8；所述安装固定区7用于将弹性体2固定于基础框架结构1；所述安装过渡区8开设有缺口801。

所述形变检测传感单元3采用完全对称的全桥差动式原理，带有缺口801的安装过渡区8根据圣微南原理，使得安装应力扩散均匀，且在弹性体2的形变检测区9对电桥四个桥臂的影响相同，不会引起电桥的输出。

优选的，所述弹性体2的形变检测区9中心设置于弹性体2中性面上。

优选的，所述形变检测传感单元3采用完全对称的全桥差动式电桥。

测量时，电桥的四个桥臂电阻都在变化，相邻的两个桥臂电阻值变化方向相反。桥臂电阻为电阻应变计，电阻应变计丝栅方向为轴重力引起的弹性体2在竖直方向内纯弯曲变形的第一主应力方向或第二主应力方向，电阻应变计的水平中心线与弹性体2的竖直方向内的中性面重合。电阻应变计丝栅在第一应力方向内受拉，电阻值增大；相邻的电阻应变计丝栅在第二主应力方向内受压，电阻值增小，进而形成电桥的输出，其输出量跟轴重力成比例。同时，由于弹性体2和电阻应变计采用对称布置，侧向力在弹性体的形变检测区产生的形变对桥臂电阻产生同样的影响，即电阻值同步增大或同步降低，且电阻值改变量一致，故不会造成电桥的输出。

理论上，不管侧向力产生多大的影响，都不会造成电桥的输出。实际上，由于加工装配等误差，弹性体2和电阻应变计不可能完全对称，侧向力会让电桥产生输出，进而产生误差，因此只能降低侧向力在弹性体的形变检测区产生的形变。

优选的，所述形变检测传感单元3采用微小测量反力，且对称布置于形变检测区9，对轴重方向敏感，对非轴重方向不敏感，且非轴重方向上差动布置。

优选的，所述弹性体2采用梁式结构、柱式结构、轮辐式结构。

优选的，承载装置5采用在侧向力方向刚度小，轴重方向刚度大的结构。

保证承载装置5传递给弹性体2的载荷在轴重方向不因承载装置 5自身形变而产生侧向力，并且承载装置5在侧向力方向刚度小，减轻了承载装置5自身承受后而传递给弹性体2的侧向力，从而进一步提升了本抗侧向力的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤抗侧向力的能力。

所述承载装置5包括承载板501、抗侧向力件502和连接件503，所述抗侧向力体502包括竖直件5021和水平件5022，呈“L”状连接，两个抗侧向力体502相对设置形成一组，两组侧向力体502设置于所述承载板501下端，所述抗侧向力体502的竖直件5021与承载板501连接，所述连接件503设置于两个相对设置的抗侧向力体502 之间，并且一端与抗侧向力体502的水平件5022相连接，所述连接体503另一端与所述弹性体2相连接。

承载装置5采用异型结构，两个方向的截面惯性距不一样，具体为所述承载板501采用异性结构，实现承载装置5在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小，具体为承载板截面采用“工”型异型结构。

优选的，所述承载装置5尺寸大于轮胎与地面的接触尺寸，能保证车辆正常行驶情况下，单个轮胎的力即轴重能完全、充分作用在承载装置上。

具体为，所述承载板501尺寸大于轮胎与地面的接触尺寸。

优选的，所述承载装置5设置有第二侧向力柔性过渡区11，所述承载装置5在所述第二侧向力柔性过渡区11水平设置第二凹槽。

具体为，所述第二凹槽设置于所述承载装置5中抗侧向力体502 的竖直件5021上。

由于车轮6对于承载装置5的作用力，不仅含有垂直方向上待测量的轴重；还包括水平方向上与车辆运动方向相垂直的向心力等侧向力，由于设置第二凹槽，故水平方向上与车辆运动方向相垂直的侧向力优先使得第二侧向力柔性过渡区11发生形变，使得水平方向上与车辆运动方向相垂直的侧向力集中在第二侧向力柔性过渡区11，进而降低了侧向力引起加载装置5和弹性体2的变形，提高测量准确性。

优选的，所述承载装置设置有第三侧向力柔性过渡区12，所述承载装置5在所述第三侧向力柔性过渡区12竖直设置第三凹槽。

具体为，所述第三凹槽设置于所述承载装置5中抗侧向力体502 的水平件5022上。

由于车轮6对于承载装置5的作用力，不仅含有垂直方向上待测量的轴重；还包括水平方向上与车辆运动方向相平行的牵引力等侧向力，由于设置第三凹槽，故水平方向上与车辆运动方向相平行的侧向力优先使得第三侧向力柔性过渡区12发生形变，使得水平方向上与车辆运动方向相平行的侧向力集中在第三侧向力柔性过渡区12，进而降低了侧向力引起加载装置5和弹性体2的变形，提高测量准确性。

优选的，所述承载装置5包括竖直方向刚度加强区13，所述竖直方向刚度加强区13保证承载装置在轴重力额定载荷范围内，承载装置5与弹性体2的垂直度，进而保证轮重力是垂直加载在弹性体2 上。

具体为，所述竖直方向刚度加强区13设置于两组抗侧向力件502 之间。

本实用新型抗侧向力的高速动态车辆轴重秤克服了现有动态称重装置无法克服抗侧向力、安装应力影响、动态响应慢缺陷，而且安装简单，维护方便，可进行温度补偿以适应更加复杂的环境。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，安装在平直路面上，对过往车辆进行动态称重，其特征在于：包括：基础框架结构(1)；

用于承受动态载荷的弹性体(2)，所述弹性体(2)安装在所述基础框架结构(1)上，所述弹性体(2)采用抗侧向力设置，且所述弹性体(2)在动态载荷的作用下发生形变；

形变检测传感单元(3)，所述形变检测传感单元(3)用于检测弹性体(2)的形变；

承载装置(5)，所述承载装置(5)用于承载动态载荷，并把动态载荷传递给所述弹性体(2)。

2.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)采用在侧向力方向刚度大，轴重方向刚度小的结构。

3.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)设置有形变检测区(9)、第一侧向力柔性过渡区(10)；所述形变检测区(9)用于形变检测传感单元(3)的形变检测；所述弹性体(2)的前后两侧在所述第一侧向力柔性过渡区(10)向内凹陷形成第一凹槽(1001)。

4.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)采用去除安装应力影响设计。

5.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)设置有安装固定区(7)、安装过渡区(8)；所述安装固定区(7)用于将弹性体(2)固定于基础框架结构(1)；所述安装过渡区(8)开设有缺口(801)。

6.根据权利要求3所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)的形变检测区(9)中心设置于弹性体(2)中性面上。

7.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述形变检测传感单元(3)采用完全对称的全桥差动式电桥。

8.根据权利要求3所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述形变检测传感单元(3)采用微小测量反力，且对称布置于形变检测区(9)，对轴重方向敏感，对非轴重方向不敏感，且非轴重方向上差动布置。

9.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：所述弹性体(2)采用梁式结构、柱式结构、轮辐式结构。

10.根据权利要求1所述的抗侧向力的高速动态车辆轴重秤，其特征在于：承载装置(5)采用在侧向力方向刚度小，轴重方向刚度大的结构。

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