专利名称：汽车衡拱形预应力承载台及其制作方法
技术领域：
本发明属于对电子汽车衡承载台结构的改进及其制作方法的设计。
背景技术：
电子汽车衡对运输中大宗散装贷物的称重起着重要的作用，特别是公路运输日益发达的现代社会，对汽车衡的需求量越来越大，精度需求越来越高。随着重量传感器和电子测控系统的逐渐完善，电子汽车衡的质量矛盾主要集中于承载台的结构上。目前的承载台普遍采用型钢(例如槽钢)做纵梁，横端梁加上钢制筋板焊接而成。上表面铺设承重钢板形成长方形台式框架结构。在框架下四角设有重力传感器的水平定位板。出自于对耗材和加工难度的考虑，承载平台不可能采取更加复杂的结构设计。因此其刚度往往相对偏低，在大负荷下存在着静态参数不稳定，受力后形变而引起传感器的较大误差，并无法随机调整，以及在长时间重负荷下造成平台变形下陷，而造成台面积水误差值加大等一系列的问题。为提高承载台面的抗变形能力，保证承载台对传感器作用力的垂直向下的标准，目前所采用的改进方案一是采用附加筋板的设计改善平台的力学结构，再者是采用钢骨架水泥复合结构来加大平台的整体强度。前者耗材加大，加工困难成本提高；后者工艺复杂，重量加大而且施工调整困难，均不是十分理想的改进方案。目前随着公路运输中重量级载重车辆的加长，承载台面的纵向长度已超过十米以上，如何在不增加耗材和结构难度的基础上提高承载台的抗变形能力和极限负荷量，保证称重误差和消除不稳定因素已成为本行业十分关注的问题。

发明内容
本发明的目的是提出一种现有汽车衡钢质框架结构承载台改进方案以提高承载强度和抗弯曲形变能力，克服现有承载台“静不定”现象，从而使电子汽车衡提高测量精度、工作效率和抗弯曲形变能力。同时提出一种简单、高效的配套加工方法。
本实用新型的主要构思就是在原有承载台长方体台式框架结构基础上，施加预应力处理便其成为拱形台面，并且使预应力拱形定型。从而将作用于拱形台面的重力转化为对纵梁的压(拉)力，实际上大大提高了承载台抗下弯曲变形的强度。此时只要保证承载台下四角上的重力传感器水平定位板的水平安装精就可以最大限度的保证测量误差，当预应力加载足够的情况下可以提高承载台的刚性克服“静不定”现象。
施加预应力并做定型处理后的承载台从结构上看，整个承载台面呈拱形曲面，每个纵梁也应对应呈同坡度纵向弯曲弧形。承载后垂直方向负荷抗形变能力大大提高。实验证明对应于最大载荷的平台框架承载耗材量可以减少35％。关键的问题是如何用一个简单、高效的工艺去实现这个结构。
本发明特别给出了实现拱形预应力承截台的垂直加载，电弧焊法热定型的特殊制作方法，现作出进一步的说明如下；本制作方法简称为垂直预应力加载纵梁电弧法热定型工艺，具体步骤如下①按承载台框架构件的设计参数下料，调质该道工序是按照承载台的原始设计参数将各纵梁、横端梁、横向筋板等各个部件下料后，调质做好组合焊接前的准备工作。
②在标准平台上将框架构件焊接，组合成长方体形台式框架。工作台为平面，所制成的框架是有上下两个平行平面的长方体台式框架结构。
③加载垂直预应力，使长方体形台式框架下凹，成为拱形预应力衍架。
将两端(或四角)支撑，中部加载至最大负荷值，台式框架下凹成为拱形预应力衍架。
④将预应力衍架中纵梁对应于槽钢立筋板的位置从中心向两端堆焊上纵向鱼鳞棱。
通过电焊过程中的电弧热，使得受压槽钢的下平面的金属结构产生变化释放加载预应力造成的压缩内应力，并与堆焊在上面的鱼鳞棱结合形成新的承拉力学结构层。
⑤冷却后卸去预应力新的承拉力学结构经过了由拱形衍架向水平台式框架的弹性回复力，在预应力去除后，保持拱形预应力衍架的结构特点。
⑥在冷却后的拱形预应力台架的弧面上，焊上承载面板。
进一步使拱形预应力框架定型，直接加大了台架的刚度和抗压承载能力。
⑦冷却后的拱形预应力台架的凹面四角焊上重量传感器的水平定位板。
拱型预应力台架完成加工后在凹面四角焊上重力传感器的水平定位板。该平面板的校对应考虑重载负荷下重力与定位板的垂直关系。
下面结合附图，进一步说明本发明的目的是如何实现的。


图1是拱形预应力电子汽车衡承载台的纵剖视图。
图2是图1的附视图。
图3是图1的仰视图。
其中1代表承载台面板，1A、1B、1C、1D、1F代表承载面板上的调试检修窗口，2代表承载台框架的纵梁，2A代表在纵梁上电弧堆焊形成的鱼鳞状焊棱，3代表横端梁，4代表横向筋板，5代表框架的边板，6代表装配重力传感器的水平定位板，6A是重力传感定位通孔，H代表框架中向最大位移值(定负荷下)，L为框架纵向长度的二分之一长度。
具体实施例方式
制造拱形预应力电子汽车衡时，其采取拱形承载台的目的在于将在线的重力负荷所形成对传统台架的弯曲形变力矩，转化为对承重纵梁的拉力，从而大大提高承载台的负荷能力，使台架因弹性形变引起的上下微振(静不定)彻底得以消除。所以采用预应力拱形结构是理想的改进。试验证明，承载台拱形坡度值的合理范围H∶L为1∶120-1∶160。根据最大负荷来决定承载台纵梁2的根数为4-9根，可适应5-150吨的汽车衡。每根纵梁2按常规设计配置横向端梁3和横向筋板4，形成标准长方体形的台式框架的构件。纵、横梁根据最大负荷值选定对应的槽钢型号和根数，经预应力加载并定型后，每根纵梁2沿纵向呈同坡度拱形，应用时重力负荷对承载台架施加的弯曲力矩也就转化为对纵梁底平面上鱼鳞棱状电弧堆焊层面的拉应力从而可有效起到抗(承截台)弯曲变形，及由于弹形模量低而造成的“静不定”现象，实现本发明的目的。
为了便于安装调试和检修校对，本发明对拱形承截台的结构设计中还特别在上承载面板1上开设了与检测、调试窗口(1A，1B，1C，1D，1F)，其位置分别对应于四角的重力传感器和位于中心部位的传感器控制信号接线盒。
承载台框架结构件的下料、调质工序中所下料的尺寸、型号、可以根据汽车衡钢制长方体形台式承载台进行计算。但经过反复试验证明处理后形成的拱形结构极限负荷增加35％，所以适当地减小槽钢的型号和立筋的几何尺寸是可以允许的。
在水平工作台上完成长方体形框架的组合焊结中关键在于保证各个纵向槽钢结构力学上的对称性和一致性。
加载垂直预应力，使平台式框架在最大负荷下形变成为一个预应力衍架，此时应在两端，实际上是四角上形成支撑，在中心部位设置最大变形的限位支撑，然后逐渐在框架上施加垂直重力，直至框架中心部位到达限位支撑。或者在纵向设置标准坡度的弧形模板胎具支撑限位，然后中心加压直至框架下的纵梁2与模板胎具复合位为止，加载方式可用直接重物，将配重体均匀加载在支撑好的框架中部，或采用油压、水压机构垂直加压使框架形变成拱形，并使中心点到达最大限位处。
对于施加预应力后的框架完成电弧堆焊热定型的过程，此时是在已经弯曲变形的纵梁2的底面，即槽钢的弯曲受压面上对应于立筋的位置，由中心向两端电弧堆焊出一条鱼鳞焊棱，其总长度应为纵梁长度的1/3-2/3，鱼鳞焊棱的高度应为3-6mm。实际上经电弧焊的高温处理过程，预应力下的槽钢底面的金属结构已经消除了垂直预应力造成的形变应力，并由下端面的焊棱处冷却后形成了一条预置拉应力条带。由于它的生成在加载预应力卸去后，保持了整个台架的拱形结构，整个台架同时具有了明显加强的抗弯曲强度。
承载面板1在拱型上表面的铺设焊接定位等于使台架多了一层抗压应力层，使其承载台的抗弯曲能力进一步加强。
根据以上结构设计和制作方法制成的汽车衡拱形预应承载台，其抗弯曲能力超强，“静不定‘现象基本控制，使用寿命长，测量精度高，节材明显，重量下降，成本低，安装调试方便，是对汽车衡的一次重要改进。
权利要求
1.汽车衡拱形预应力承载台，由槽钢制成的纵梁(2)、横梁(3)，横向筋板(4)，焊接组合成的台式框架，框架上表面焊接定位承载钢面板(1)，框架下端面四角装配重力传感器的水平定位板(5)其特征在于经预应力处理后的承载台纵向弯曲呈拱形。
2.根据权利要求1所说的拱形预应力承载台，其特征在于承载台拱形的坡度值(H∶L)1∶120-1∶160。
3.根据权利要求1所说的拱形预应力承载台，其特征在于结构中纵梁(2)设有4-9道，每道纵梁(2)在预应力处理后均沿纵向呈同坡度拱形。
4.根据权利要求1所说的拱形预应力承载台，其特征在于承载台的承载面板(1)上开设五个安装检修的窗口(1A、1B、1C、1D、1F)，位置分别对应于承载台四角的重量传感器水平定位板(5)及台面中心的传感器控制信号箱接线盒。
5.汽车衡拱形预应力承载台制作方法，其特征在于制作按以下步骤进行①按承载台框架构件的设计参数下料、调质，②在标准平台上将框架构件焊接成型组合成台式承载台框架，③加载垂直预应力，台形框架变形为拱型预应力衍架，④在预应力衍架中的纵梁(2)对应槽钢筋板的位置上从中心向两端堆焊上纵向鱼鳞棱(2A)，⑤在冷却后卸去预应力，⑥在冷却后拱形台架的弧面上焊上承载面板(1)，⑦在冷却后的拱形预应力台架凹面四角焊上传感器的水平定位板。
6.根据权利要求5所说的汽车衡拱形预应力承载台制作方法，其特征在于加载垂直预应力时长方体台形框架采用四角支撑，中间部位下设最大形变支撑限位点，或下垫支拱形胎具限位。
7.根据权利要求5所说的汽车衡拱形预应力承载台制作方法，其特征在于预应力加载的方式是将对应最大负荷的配重直接设定在支撑好的长方体形台式框架中间部位上，或采用油压、水压机构直接垂直加压使框架变形达下支撑限位点。
8.根据权利要求5所说的汽车衡拱形预应力承载台制作方法，其特征在于在纵梁(2)上所焊的鱼鳞棱(2A)的长度为纵梁(2)长度的1/3-2/3。
9.根据权利要求5所说的汽车衡拱形预应力承载台的制作方法，其特征在于纵梁(2)上所堆焊的鱼鳞棱(2A)的高度为3-6毫米。
全文摘要
本发明涉及电子汽车衡拱形预应力承载台结构设计及其制作方法。该承载台结构组件中包括由槽钢构成的纵梁、横梁及横向筋板组合焊接而成的台式框架和铺设在上表面的钢板。组合焊接好的台架经预应力处理成为拱形弧面结构。具体的制作方法是对组合焊接好的台架施加预应力变形的同时，对槽钢构成的纵梁进行电弧热定型处理，冷却后卸去预应力，该台架即转化为拱形预应力承载台。
文档编号G01G21/22GK1598500SQ20041001249
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者张百福, 张连国, 张连峰, 张连军 申请人:张百福