本文介紹地磅秤臺的鋼結構形式,并對框型結構秤臺和箱型結構秤臺進(jìn)行了驗算、加筋 桿C板)配置和特點(diǎn)分析,供選用參考。
地磅的結構視其是否帶基坑可分為有坑式、無(wú)坑式二大類(lèi)。有基坑式地磅其傳感器安裝平面在基坑的底面,秤臺的面板和汽車(chē)行駛的路面相平齊。因此其土 建較為復雜,費用較高。這類(lèi)結構適用于場(chǎng)地較小的場(chǎng)合。無(wú)坑式地磅其安裝基 準面為地平面,秤臺兩端建有坡道,因此可以節省大量土建費用,同時(shí)安裝和維修較為 方便。
按照地磅秤臺的鋼結構的形式又可分為框型結構和箱型結構二大類(lèi)??蛐徒Y構秤臺其 主要構件有: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)接成框型結構,在框 型結構之上再鋪設面板。箱型結構秤臺由上、下蓋板和兩塊(或更從制造觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,由于框型結構秤臺采用各大部件組裝而成,各部件體積和自重相 對較小,因此在生產(chǎn)和運輸過(guò)程中便于搬運,同時(shí)框型結構秤臺的主梁和聯(lián)系梁是工字 型梁,只要滿(mǎn)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(jiǎn)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,使秤臺剛度不 足。但對于大稱(chēng)量、大跨度的汽車(chē)衡,采用單根型鋼做梁不能滿(mǎn)足剛度和強度要求,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。箱型截面秤臺采用了整體 結構,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)。但箱型秤臺外 形尺寸較大,所需制造場(chǎng)地和起重設備也相應較大,同時(shí)需要大面積的操作平臺以便制 作時(shí)保證秤臺面平整:此外,由于采用了薄板結構,因此需配置剪板和折彎設備以降低 勞動(dòng)強度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
從受力觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,在垂直載荷下即汽車(chē)C力作用下箱型結構秤臺是最理想的結構型式。 其主要原因是箱型結構能夠按使用要求和受力要求合理地分配材料。箱型結構秤臺的面 板(上、下蓋板)和腹板等幾乎所有的構件都參與受力;而框型結構秤臺只有主梁和聯(lián) 系梁承受汽車(chē)的重力,其面板只是用來(lái)傳遞汽車(chē)重量。下面我們對這二種不同結構的秤 臺進(jìn)行重量選擇、穩定性驗算和汽車(chē)車(chē)輪壓力作甩于 秤臺面板產(chǎn)生的局部彎曲驗算等幾方面來(lái)比較框型 結構秤臺和箱型結構秤臺的不同之處:
1.重量選擇
框型結構秤臺主要由二根工字型主梁承受汽車(chē)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(cháng)度的重量為:
2.汽車(chē)車(chē)輪壓力作用于秤臺面板產(chǎn)生的局部彎曲驗算
對面板的要求是在長(cháng)期的汽車(chē)運行過(guò)程中,面板不會(huì )由于疲勞和塑性變形而影響稱(chēng) 量精度和外觀(guān)質(zhì)量??蛐徒Y構秤臺面板的兩端采用螺栓與主梁聯(lián)接(圖5),即二向邊簡(jiǎn) 支,另二邊為自由邊(圖6);箱型結構秤臺面板和腹板整體焊接,即面板四周簡(jiǎn)支(圖7)。
上述比值表示,當h/b>20時(shí),就要考慮加強框型結構秤臺面板的穩定性,這時(shí)我們通常加筋的方法以充分發(fā)揮材料的強度;反之,如果h/b<20,則面板的臨界應力大于 比例極限,面板不會(huì )因彈性失穩而破壞。
對于四周簡(jiǎn)支的箱型結構秤臺面板可求得:
H/b=60
上述比值表明,當h/b>60時(shí),面板的臨界應力值小于材料比例極限,為了沖分發(fā) 揮材料的強虎,就要采用加筋的方法來(lái)提高板的穩定性;如果h/b<60,板將不會(huì )喪失彈 性穩定性。
通過(guò)以上對二種不同結構秤臺面板局部彎曲的計算,我們可以得出以下結論:在相 同板厚和相同外形的情況下,箱型結構秤臺面板比框型結構秤臺面板所需的加筋數量要 少,即箱型結構秤臺面板省料。
3.秤臺穩定性驗算和加筋桿(板)配置
地磅秤臺除了以上提及的輪壓力引起的局部壓應力外,還受有正應力和剪應力等 多種應力作用。拉應力是強度問(wèn)題,壓應力和剪應力除強度問(wèn)題之外還會(huì )引起秤臺整體 和局部失穩。
箱型結構秤臺和框型結構秤臺具有很大的水平剛度和抗扭剛度,一般情況下不需計 算整體穩定。但箱型結構秤臺和框型結構秤臺主梁的局部薄板會(huì )發(fā)生波浪式翹曲曲面。 為了提高薄板的臨界應力,則需增加板厚或用加筋板(桿)來(lái)加強。使用厚板不經(jīng)濟。 加筋板加強薄板比較省料,是一種合理的結構,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(xiàn)狀態(tài)以限制薄板變形,以至被隔開(kāi)的各板段發(fā)生翹曲 時(shí)互不影響。
根據結構力學(xué)原理可推算出框型結構秤臺主梁和箱型結構秤臺的腹板不失穩的寬厚 比為:
式中m為上蓋板寬度范圍內所設置縱向加筋桿(板)的數目。
通過(guò)以上各方面分析我們可以得到:箱型結構秤臺具有結構簡(jiǎn)單、省料等優(yōu)點(diǎn);框 型結構秤臺具有制造方便、所需生產(chǎn)廠(chǎng)地小、所需生產(chǎn)設備簡(jiǎn)單、安裝和運輸方便等優(yōu) 點(diǎn)。我們在生產(chǎn)過(guò)程中應根據具體實(shí)際情況采用相應的結構型式,或將箱型結構秤臺和 框型結構秤臺制造技術(shù)加以組合運用,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鋼結構的研究與設計,是地磅計量技術(shù)發(fā)展的一 個(gè)重要和不可缺少的環(huán)節。