汽車衡拱形預應力承載臺及其制作方法技術

本發明專利技術涉及電子汽車衡拱形預應力承載臺結構設計及其制作方法。該承載臺結構組件中包括由槽鋼構成的縱梁、橫梁及橫向筋板組合焊接而成的臺式框架和鋪設在上表面的鋼板。組合焊接好的臺架經預應力處理成為拱形弧面結構。具體的制作方法是對組合焊接好的臺架施加預應力變形的同時，對槽鋼構成的縱梁進行電弧熱定型處理，冷卻后卸去預應力，該臺架即轉化為拱形預應力承載臺。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于對電子汽車衡承載臺結構的改進及其制作方法的設計。
技術介紹
電子汽車衡對運輸中大宗散裝貸物的稱重起著重要的作用，特別是公路運輸日益發達的現代社會，對汽車衡的需求量越來越大，精度需求越來越高。隨著重量傳感器和電子測控系統的逐漸完善，電子汽車衡的質量矛盾主要集中于承載臺的結構上。目前的承載臺普遍采用型鋼(例如槽鋼)做縱梁，橫端梁加上鋼制筋板焊接而成。上表面鋪設承重鋼板形成長方形臺式框架結構。在框架下四角設有重力傳感器的水平定位板。出自于對耗材和加工難度的考慮，承載平臺不可能采取更加復雜的結構設計。因此其剛度往往相對偏低，在大負荷下存在著靜態參數不穩定，受力后形變而引起傳感器的較大誤差，并無法隨機調整，以及在長時間重負荷下造成平臺變形下陷，而造成臺面積水誤差值加大等一系列的問題。為提高承載臺面的抗變形能力，保證承載臺對傳感器作用力的垂直向下的標準，目前所采用的改進方案一是采用附加筋板的設計改善平臺的力學結構，再者是采用鋼骨架水泥復合結構來加大平臺的整體強度。前者耗材加大，加工困難成本提高；后者工藝復雜，重量加大而且施工調整困難，均不是十分理想的改進方案。目前隨著公路運輸中重量級載重車輛的加長，承載臺面的縱向長度已超過十米以上，如何在不增加耗材和結構難度的基礎上提高承載臺的抗變形能力和極限負荷量，保證稱重誤差和消除不穩定因素已成為本行業十分關注的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種現有汽車衡鋼質框架結構承載臺改進方案以提高承載強度和抗彎曲形變能力，克服現有承載臺“靜不定”現象，從而使電子汽車衡提高測量精度、工作效率和抗彎曲形變能力。同時提出一種簡單、高效的配套加工方法。本技術的主要構思就是在原有承載臺長方體臺式框架結構基礎上，施加預應力處理便其成為拱形臺面，并且使預應力拱形定型。從而將作用于拱形臺面的重力轉化為對縱梁的壓(拉)力，實際上大大提高了承載臺抗下彎曲變形的強度。此時只要保證承載臺下四角上的重力傳感器水平定位板的水平安裝精就可以最大限度的保證測量誤差，當預應力加載足夠的情況下可以提高承載臺的剛性克服“靜不定”現象。施加預應力并做定型處理后的承載臺從結構上看，整個承載臺面呈拱形曲面，每個縱梁也應對應呈同坡度縱向彎曲弧形。承載后垂直方向負荷抗形變能力大大提高。實驗證明對應于最大載荷的平臺框架承載耗材量可以減少35％。關鍵的問題是如何用一個簡單、高效的工藝去實現這個結構。本專利技術特別給出了實現拱形預應力承截臺的垂直加載，電弧焊法熱定型的特殊制作方法，現作出進一步的說明如下；本制作方法簡稱為垂直預應力加載縱梁電弧法熱定型工藝，具體步驟如下①按承載臺框架構件的設計參數下料，調質該道工序是按照承載臺的原始設計參數將各縱梁、橫端梁、橫向筋板等各個部件下料后，調質做好組合焊接前的準備工作。②在標準平臺上將框架構件焊接，組合成長方體形臺式框架。工作臺為平面，所制成的框架是有上下兩個平行平面的長方體臺式框架結構。③加載垂直預應力，使長方體形臺式框架下凹，成為拱形預應力衍架。將兩端(或四角)支撐，中部加載至最大負荷值，臺式框架下凹成為拱形預應力衍架。④將預應力衍架中縱梁對應于槽鋼立筋板的位置從中心向兩端堆焊上縱向魚鱗棱。通過電焊過程中的電弧熱，使得受壓槽鋼的下平面的金屬結構產生變化釋放加載預應力造成的壓縮內應力，并與堆焊在上面的魚鱗棱結合形成新的承拉力學結構層。⑤冷卻后卸去預應力新的承拉力學結構經過了由拱形衍架向水平臺式框架的彈性回復力，在預應力去除后，保持拱形預應力衍架的結構特點。⑥在冷卻后的拱形預應力臺架的弧面上，焊上承載面板。進一步使拱形預應力框架定型，直接加大了臺架的剛度和抗壓承載能力。⑦冷卻后的拱形預應力臺架的凹面四角焊上重量傳感器的水平定位板。拱型預應力臺架完成加工后在凹面四角焊上重力傳感器的水平定位板。該平面板的校對應考慮重載負荷下重力與定位板的垂直關系。下面結合附圖，進一步說明本專利技術的目的是如何實現的。附圖說明圖1是拱形預應力電子汽車衡承載臺的縱剖視圖。圖2是圖1的附視圖。圖3是圖1的仰視圖。其中1代表承載臺面板，1A、1B、1C、1D、1F代表承載面板上的調試檢修窗口，2代表承載臺框架的縱梁，2A代表在縱梁上電弧堆焊形成的魚鱗狀焊棱，3代表橫端梁，4代表橫向筋板，5代表框架的邊板，6代表裝配重力傳感器的水平定位板，6A是重力傳感定位通孔，H代表框架中向最大位移值(定負荷下)，L為框架縱向長度的二分之一長度。具體實施例方式制造拱形預應力電子汽車衡時，其采取拱形承載臺的目的在于將在線的重力負荷所形成對傳統臺架的彎曲形變力矩，轉化為對承重縱梁的拉力，從而大大提高承載臺的負荷能力，使臺架因彈性形變引起的上下微振(靜不定)徹底得以消除。所以采用預應力拱形結構是理想的改進。試驗證明，承載臺拱形坡度值的合理范圍H∶L為1∶120-1∶160。根據最大負荷來決定承載臺縱梁2的根數為4-9根，可適應5-150噸的汽車衡。每根縱梁2按常規設計配置橫向端梁3和橫向筋板4，形成標準長方體形的臺式框架的構件?？v、橫梁根據最大負荷值選定對應的槽鋼型號和根數，經預應力加載并定型后，每根縱梁2沿縱向呈同坡度拱形，應用時重力負荷對承載臺架施加的彎曲力矩也就轉化為對縱梁底平面上魚鱗棱狀電弧堆焊層面的拉應力從而可有效起到抗(承截臺)彎曲變形，及由于彈形模量低而造成的“靜不定”現象，實現本專利技術的目的。為了便于安裝調試和檢修校對，本專利技術對拱形承截臺的結構設計中還特別在上承載面板1上開設了與檢測、調試窗口(1A，1B，1C，1D，1F)，其位置分別對應于四角的重力傳感器和位于中心部位的傳感器控制信號接線盒。承載臺框架結構件的下料、調質工序中所下料的尺寸、型號、可以根據汽車衡鋼制長方體形臺式承載臺進行計算。但經過反復試驗證明處理后形成的拱形結構極限負荷增加35％，所以適當地減小槽鋼的型號和立筋的幾何尺寸是可以允許的。在水平工作臺上完成長方體形框架的組合焊結中關鍵在于保證各個縱向槽鋼結構力學上的對稱性和一致性。加載垂直預應力，使平臺式框架在最大負荷下形變成為一個預應力衍架，此時應在兩端，實際上是四角上形成支撐，在中心部位設置最大變形的限位支撐，然后逐漸在框架上施加垂直重力，直至框架中心部位到達限位支撐。或者在縱向設置標準坡度的弧形模板胎具支撐限位，然后中心加壓直至框架下的縱梁2與模板胎具復合位為止，加載方式可用直接重物，將配重體均勻加載在支撐好的框架中部，或采用油壓、水壓機構垂直加壓使框架形變成拱形，并使中心點到達最大限位處。對于施加預應力后的框架完成電弧堆焊熱定型的過程，此時是在已經彎曲變形的縱梁2的底面，即槽鋼的彎曲受壓面上對應于立筋的位置，由中心向兩端電弧堆焊出一條魚鱗焊棱，其總長度應為縱梁長度的1/3-2/3，魚鱗焊棱的高度應為3-6mm。實際上經電弧焊的高溫處理過程，預應力下的槽鋼底面的金屬結構已經消除了垂直預應力造成的形變應力，并由下端面的焊棱處冷卻后形成了一條預置拉應力條帶。由于它的生成在加載預應力卸去后，保持了整個臺架的拱形結構，整個臺架同時具有了明顯加強的抗彎曲強度。承載面板1在拱型上表面的鋪設焊接定位等于使臺架多了一層抗壓應力層，使其承載臺的抗彎曲能力進一步加強。根據以上結構設計和制作方法制成的汽車本文檔來自技高網...

【技術保護點】
汽車衡拱形預應力承載臺，由槽鋼制成的縱梁（２）、橫梁（３），橫向筋板（４），焊接組合成的臺式框架，框架上表面焊接定位承載鋼面板（１），框架下端面四角裝配重力傳感器的水平定位板（５）其特征在于經預應力處理后的承載臺縱向彎曲呈拱形。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張百福，張連國，張連峰，張連軍，
申請(專利權)人：張百福，
類型：發明
國別省市：13[中國|河北]