FR2930989A1 - Mobile vertical load measuring device, has strain gauges directly equipping post, where device carries out subtraction of forces at level of sections arranged at equal distance from support points on hyperstatic horizontal post - Google Patents

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Abstract

The device has strain gauges directly equipping a horizontal post (P) on which mobile vertical loads are displaced. The device carries out an addition of bending moments at the level of 2 measurement sections (alpha, beta) arranged at equal distance (a) from support points (A, B) on an isostatic horizontal post. The device carries out a subtraction of shearing forces at the level of the measurement sections arranged at equal distance from support points on a hyperstatic horizontal post. Each vertical load is placed between the measurement sections.

Description

DISPOSITIF DE PESAGE AU DÉFILÉ Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de mesures de charges mobiles au défilé se déplaçant sur une poutre horizontale reposant sur deux ou plusieurs appuis. Les charges verticales peuvent, sur cette poutre horizontale, se déplacer Soit, longitudinalement le long de cette poutre ; Soit, perpendiculairement à cette poutre. Le principe des mesures repose sur l'utilisation adaptée et particulière de la théorie de 10 la flexion des poutres avec des montages électriques utilisant des jauges à variation de résistance électrique placées à des endroits adéquats. Brève description de l'antériorité D'une façon générale, les charges roulantes sont mesurées à l'aide de ponts-bascules ou de systèmes équivalents de manière statique, ce qui implique, entre autres : 15 Des coûts importants, voire des itinéraires spécifiques pour accéder aux aires de pesage ; Des pertes de temps liées aux nécessités d'immobilisation sur l'aire de pesage pendant la pesée et des dépenses de personnel affecté à ce genre de mesures (non automatique) 2.0 Pour la mesure de charges mobiles sur une poutre horizontale utilisant la poutre comme transducteur de mesures, jusqu'à maintenant, aucun brevet n'a été déposé. Seul, pour la détection des charges verticales et non pour leur mesure, le brevet européen N°D324218B1 a été délivré le 15-01-1988. Cependant, depuis cette époque, les innovations dans le domaine des jauges à 25 variation de résistance permettent, aujourd'hui, de s'affranchir d'erreurs dues à leur manque de sensibilité (influence des changements de température, fatigue, vieillissement, changements et déplacements progressifs dus au manque d'efficacité du collage, etc.) A ce jour, il est possible d'utiliser ce genre de montages pour des mesures précises. De plus, le traitement électronique des données et des résultats a nettement 30 évolué. Ce qui a permis de mettre en oeuvre de manière optimale les montages électriques pour réaliser les pesées instantanées des charges mobiles. Avantageusement, le dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique selon l'invention dispose d'un moyen de mesure de charges ces dernières étant mobiles permettant de fournir dans chaque section de 35 mesure : 1 - soit des contraintes de compression et de traction égales mais de signes opposés, - soit des contraintes de cisaillement de signe opposé, ledit moyen est constitué d'un montage électrique en pont de Wheatstone permettant d'obtenir un signal d'une excellente sensibilité et est indépendant de la position de la charge à mesurer sur la poutre pourvu que la position de la charge se situe entre deux sections de mesure ; la valeur mesurée de la charge est indépendante de la position de la charge pourvu que la position de la charge se situe entre les deux sections de mesures. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring moving loads on a parade moving on a horizontal beam resting on two or more supports. The vertical loads can, on this horizontal beam, move either longitudinally along this beam; That is, perpendicular to this beam. The principle of the measurements relies on the adapted and particular use of the theory of the bending of the beams with electrical assemblies using gages with variation of electric resistance placed at suitable places. Brief description of prior art In general, rolling loads are measured by weighbridges or equivalent systems statically, which implies, inter alia: Significant costs, or even specific routes for access to weighing areas; Loss of time related to the need for immobilization on the weighing area during weighing and personnel costs for such measures (non-automatic) 2.0 For the measurement of moving loads on a horizontal beam using the beam as a transducer Until now, no patent has been filed. Only for the detection of vertical loads and not for their measurement, European Patent No. D324218B1 was issued on 15-01-1988. However, since that time, innovations in the field of resistance variation gages have made it possible today to overcome errors due to their lack of sensitivity (influence of temperature changes, fatigue, aging, changes and progressive displacements due to the lack of efficiency of the gluing, etc.) To date, it is possible to use this kind of montages for precise measurements. In addition, the electronic processing of data and results has changed significantly. This made it possible to optimally implement electrical assemblies for instantaneous weighing of mobile loads. Advantageously, the strain gauge load measuring device with an electrical resistance controller according to the invention has a means of measuring charges, the latter being mobile, making it possible to provide, in each measuring section, either: compression and traction equal but opposite signs, - or shear stresses of opposite sign, said means consists of a Wheatstone bridge electrical mounting to obtain a signal of excellent sensitivity and is independent of the position the load to be measured on the beam provided that the position of the load is between two measuring sections; the measured value of the load is independent of the position of the load provided that the position of the load is between the two measurement sections.

Préférentiellement, la distance entre les deux sections de mesure est supérieure à la distance séparant les roues d'un même essieu, permettant de mesurer la charge par essieu et la charge par véhicule constitué de la somme des charges des essieux mesurées au défilé. Selon un mode de réalisation, ledit dispositif est complété par un lecteur enregistreur connecté au signal de sortie du pont de mesures (pont de Wheatstone), ledit lecteur enregistreur comportant l'alimentation électrique, les filtres, les amplificateurs, le traitement du signal avec affichage de la charge maxi, l'enregistreur. Selon un autre mode de réalisation, lesdites poutres sont constituées de moyens de positionnement de ladite poutre en hauteur, permettant de mesurer au défilé des 20 charges suspendues. Selon un mode préféré de réalisation, ledit dispositif est constitué d'un moyen de détecter le seuil de la charge mesurée, permettant d'utiliser le dispositif à effort tranchant sur les voies de chemin de fer, en utilisant au moins un rail, pour servir d'avertisseur d'arrivée de trains à grande distance, avec un système amovible de jauges à 25 pose rapide fixé au niveau de la fibre neutre du rail. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation selon l'invention en se référent aux dessins annexés (Planche 1 à 4).sur lesquels : 30 Planche 1 et 2 : Dispositif à moment fléchissant Utilisable pour le pesage des charges verticales mobiles se déplaçant sur une poutre posée sur deux appuis (poutre isostatique) Considérons une poutre AB situé sur deux appuis horizontaux A et B et sur laquelle se déplace une charge Q .Preferably, the distance between the two measurement sections is greater than the distance separating the wheels of the same axle, for measuring the axle load and the load per vehicle consisting of the sum of the loads of the axles measured at the parade. According to one embodiment, said device is completed by a recording reader connected to the output signal of the measurement bridge (Wheatstone bridge), said recording reader comprising the power supply, the filters, the amplifiers, the signal processing with display of the maximum load, the recorder. According to another embodiment, said beams consist of positioning means of said beam height, to measure the parade of 20 suspended loads. According to a preferred embodiment, said device consists of a means for detecting the threshold of the measured load, making it possible to use the shear force device on the railway tracks, using at least one rail, to serve long-distance train arrival alarm, with a removable rapid-setting gauge system attached to the neutral fiber of the rail. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of an exemplary embodiment according to the invention with reference to the appended drawings (Plate 1 to 4). on which: Plate 1 and 2: Device with bending moment Usable for weighing moving vertical loads moving on a beam placed on two supports (isostatic beam) Consider an AB beam located on two horizontal supports A and B and on which move a charge Q.

35 Soient deux secteurs de mesure a et f3 situés à égale distance des appuis A et B, Les moments fléchissant respectivement en a et G3 sont Ma et M p .Are two measurement sectors a and f3 located equidistant from the supports A and B. The bending moments respectively at a and G3 are Ma and M p.

2 On démontre facilement que Ma + M p =Q lorsque la charge Q se déplace entre a et P. De ce fait, on applique les lois de l'extensométrie, avec un montage en pont complet (pont de Wheatstone) pour annuler les effets de variations de température et en doublant la mesure (avec des jauges de part et d'autre de la poutre pour annuler les effets éventuels de torsion) on obtient un signal proportionnel à Q que l'on traitera électroniquement ensuite pour obtenir exactement sa valeur en poids ou en masse (N ou kg) Planche 3 et 4 : Dispositif à effort tranchant Utilisable pour le pesage des charges verticales mobiles se déplaçant sur une posée sur plusieurs appuis (poutre hyperstatique) De même, considérons une poutre AB située sur plusieurs appuis horizontaux consécutifs Al, A2..., Ai, Ai+i..., An et supposons que la charge verticale Q se déplace 15 entre a et fi deux secteurs de mesure situés à une même distance "a" des appuis Ai et Ai+i. Les efforts tranchants respectivement en a et B sont Ta et Fo . On démontre aisément que r -Tp = Q lorsque la charge Q se déplace entre a et R. De ce fait, en appliquant les lois de l'extensométrie avec un montage en pont complet (pont de Wheatstone) pour annuler les efforts des variations de température 20 et en doublant la mesure (avec des jauges de part et d'autre de la poutre pour annuler les effets éventuels de torsion) on obtient un signal proportionnel à Q que l'on traitera ensuite électroniquement pour obtenir exactement sa valeur.2 It is easily demonstrated that Ma + M p = Q when the charge Q moves between a and P. As a result, the laws of extensometry are applied, with a full bridge arrangement (Wheatstone bridge) to cancel the effects. of temperature variations and doubling the measurement (with gauges on either side of the beam to cancel the possible effects of torsion) we obtain a signal proportional to Q that we will treat electronically then to obtain exactly its value in weight or mass (N or kg) Plate 3 and 4: Device with shear force Usable for the weighing of the moving vertical loads moving on a laid on several supports (hyperstatic beam) Similarly, consider a beam AB located on several horizontal supports Consecutive Al, A2 ..., Ai, Ai + i ..., An and assume that the vertical load Q moves between a and fi two measuring sectors located at the same distance "a" supports Ai and Ai + i. The sharp forces respectively in a and B are Ta and Fo. It is easily demonstrated that r -Tp = Q when the charge Q moves between a and R. Therefore, by applying the laws of extensometry with a full bridge (Wheatstone bridge) to cancel the forces of the variations of temperature 20 and doubling the measurement (with gauges on either side of the beam to cancel the possible effects of torsion) we obtain a signal proportional to Q which will then be treated electronically to obtain exactly its value.

25 REMARQUE : Lorsque la charge Q se déplace perpendiculairement à la poutre, si on veut linéariser le signal afin d'obtenir exactement le maximum de Q, il convient d'utiliser une poutre de section rectangulaire à profil creux plutôt qu'une poutre de section en I. On peut mesurer plusieurs charges y compris leur somme à condition que les charges 30 se trouvent toutes entre les sections de mesure a et B. Dans cet exposé, la poutre horizontale utilisée comme transducteur de mesures est sur appuis mais cette poutre horizontale peut être suspendue. Les résultats sont identiques, L'étalonnage se fait à l'aide de charges de référence.NOTE: When load Q moves perpendicular to the beam, to linearise the signal in order to obtain exactly the maximum of Q, it is advisable to use a beam of rectangular section with hollow profile rather than a beam of section in I. It is possible to measure several charges including their sum provided that the charges 30 are all between the measuring sections a and B. In this presentation, the horizontal beam used as a transducer is on supports but this horizontal beam can to be suspended. The results are identical. The calibration is done using reference loads.

3 APPLICATIONS ; - Charges ferroviaires : On peut mesurer les charges par essieu en utilisant le rail comme poutre de mesures (dispositif à effort tranchant ) les sections de mesure a et (3 (planche 1 et 2) étant situées dans le même créneau entre deux traverses. - Charges routières : On peut mesurer les charges par essieu en utilisant une poutre incluse dans la chaussée sans contacts latéraux et appuyée aux deux extrémités de cette chaussée. Le dispositif à moment fléchissant avec une poutre à section rectangulaire creuse est particulièrement adaptée. - On peut également envisager des applications pour les charges supportées par les ponts roulants ou les systèmes suspendus (quartiers de viande dans les abattoirs, sacs de linge dans les grandes laveries, etc.) - Ce dispositif peut également servir à enregistrer une surcharge sur un pont roulant afin d'en conserver la traçabilité. - En sortie d'autoroute, pesage de véhicules et détection du poids des surcharges éventuelles, - Sur une voie de chemin de fer, pour avertir les équipes de maintenance travaillant sur la voie, on peut se servir du montage à effort tranchant . En effet, on peut l'installer sur le rail entre deux traverses en le reliant à un émetteur qui pourra déclencher à distance un récepteur sonore au niveau du chantier au passage d'une circulation à la distance nécessaire pour dégager le personnel et les machines de travail, 4 • 3 APPLICATIONS; - Railway Loads: Axle loads can be measured by using the rail as a measurement beam (shear force device) with measurement sections a and (3 (Plate 1 and 2) being located in the same gap between two sleepers. Road Loads: It is possible to measure axle loads using a beam included in the roadway without lateral contacts and supported at both ends of this roadway.The bending moment device with a hollow rectangular section beam is particularly suitable. consider applications for loads supported by overhead cranes or suspended systems (slaughterhouse meat quarters, laundry bags at large laundries, etc.) - This device can also be used to record an overhead load on a traveling crane in order to traceability - On leaving the motorway, weighing vehicles and detecting the weight of possible overloads s, - On a railway line, to warn maintenance crews working on the track, it is possible to use the shear force assembly. Indeed, it can be installed on the rail between two ties by connecting it to a transmitter that can remotely trigger a sound receiver at the construction site at the passage of traffic at the distance needed to clear the staff and machines of work, 4 •

Claims (8)

REVENDICATIONS1) Dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique caractérisé en ce que les jauges de contraintes équipent directement une poutre horizontale (P) sur laquelle se déplacent les charges verticales (Q) à mesurer, ledit dispositif permet de mesurer lesdites charges ces dernières étant mobiles, il suffit d'effectuer la somme des moments fléchissant au niveau de 2 sections de mesures situées à égale distance des deux points d'appuis (A) et (B) sur une poutre horizontale isostatique, également ; il suffit d'effectuer la différence des efforts tranchants au niveau de 2 sections de mesures (a) et (13) situées à égale distance de deux points d'appuis sur une poutre horizontale hyperstatique ; la charge verticale (Q) à mesurer devant se situer entre les 2 sections de mesures. CLAIMS1) A strain gauge load measuring device with an electric resistance variator, characterized in that the strain gauges directly equip a horizontal beam (P) on which the vertical loads (Q) to be measured move, said device makes it possible to measure said charges being mobile, it suffices to perform the sum of the bending moments at two measurement sections located equidistant from the two bearing points (A) and (B) on an isostatic horizontal beam, also; it suffices to make the difference of the shear forces at the level of two measurement sections (a) and (13) located equidistant from two points of support on a hyperstatic horizontal beam; the vertical load (Q) to be measured must lie between the two measurement sections. 2) Dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit dispositif comprend un circuit électrique en pont complet (pont de Wheatstone), les jauges de contraintes étant raccordées aux branches du pont complet de manière que l'on obtienne quelle que soit la méthode utilisée un signal proportionnel à la mesure de la charge se déplaçant sur la poutre. 2) a strain gauge load measuring device with an electric resistance controller according to claim 1 characterized in that said device comprises a complete bridge electrical circuit (Wheatstone bridge), the strain gauges being connected to the branches of the bridge complete so that one obtains whatever the method used a signal proportional to the measurement of the load moving on the beam. 3) Dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il dispose d'un moyen de mesure de charges ces dernières étant mobiles permettant de fournir dans chaque section de mesure : - soit des contraintes de compression et de traction égales mais de signes opposés, soit des contraintes de cisaillement de signe opposé, ledit moyen est constitué d'un montage électrique en pont de Wheatstone permettant d'obtenir un signal d'une excellente sensibilité et est indépendant de la position de la charge à mesurer sur la poutre pourvu que la position de la charge se situe entre deux sections de mesure ; la valeur mesurée de la charge est indépendante de la position de la charge pourvu que la position de la charge se situe entre les deux sections de mesures. 3) A strain gauge load measuring device with an electric resistance variator according to claim 2 characterized in that it has a means of measuring charges the latter being movable to provide in each measuring section: - or equal compressive and tensile stresses but opposite signs, or shear stresses of opposite sign, said means consists of a Wheatstone bridge electrical connection to obtain a signal of excellent sensitivity and is independent the position of the load to be measured on the beam provided that the position of the load is between two measuring sections; the measured value of the load is independent of the position of the load provided that the position of the load is between the two measurement sections. 4) Le dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique suivant les revendications 2 ou 3 est caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un pont complet (pont de Wheatstone) permet de s'affranchir des 5conditions parasites comme les variations de température ou les phénomènes de torsion de la poutre. 4) The strain gauge load measuring device with electric resistance controller according to claims 2 or 3 is characterized in that it consists of a complete bridge (Wheatstone bridge) allows to overcome the 5conditions parasites such as temperature variations or torsion phenomena of the beam. 5) Le dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique suivant la revendication 1 est caractérisé par le fait que la distance entre les deux sections de mesure est supérieure à la distance séparant les roues d'un même essieu, permettant de mesurer la charge par essieu et la charge par véhicule constitué de la somme des charges des essieux mesurées au défilé. 5) The strain gauge load measuring device with electric resistance controller according to claim 1 is characterized in that the distance between the two measurement sections is greater than the distance separating the wheels of the same axle, allowing to measure the axle load and the load per vehicle consisting of the sum of the loads of the axles measured at the parade. 6) Le dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif est complété par un lecteur enregistreur connecté au signal de sortie du pont de mesures (pont de Wheatstone), ledit lecteur enregistreur comportant l'alimentation électrique, les filtres, les amplificateurs, le traitement du signal avec affichage de la charge maxi, l'enregistreur. 6) The strain gauge load measuring device with electric resistance controller according to claim 1 characterized in that said device is completed by a recorder connected to the output signal of the bridge of measurements (Wheatstone bridge), said reader recorder including power supply, filters, amplifiers, signal processing with maximum load display, recorder. 7) Le dispositifs' de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites poutres sont constituées de moyens de positionnement de ladite poutre en hauteur, permettant de mesurer au défilé des charges suspendues. 7) The device for measuring strain gages with electric resistance controller according to claim 1 characterized in that said beams consist of positioning means of said beam height, for measuring the parade suspended loads. 8) Le dispositif de mesure de charges à jauges de contraintes à variateur de résistance électrique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué d'un moyen de détecter le seuil de la charge mesurée, permettant d'utiliser le dispositif à effort tranchant sur les voies de chemin de fer, en utilisant au moins un rail, pour servir d'avertisseur d'arrivée de trains à grande distance, avec un système amovible de jauges à pose rapide fixé au niveau de la fibre neutre du rail. 6 8) The strain gauge load measuring device with electric resistance controller according to claim 1 characterized in that said device consists of a means for detecting the threshold of the measured load, making it possible to use the force device cutting on the railway tracks, using at least one rail, to act as a long-distance train arrival alarm, with a removable quick-setting gauge system attached to the neutral fiber of the rail. 6
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