介紹了汽車衡秤體的受力分析和計算方法，為汽車衡生產企業提供了秤體的設計依據。

1.引 言

汽車衡也被稱為地磅，是廠礦、商家等用于大宗貨物計量的主要稱重設備。汽車衡標準配置主要由承重傳力機構（秤體）、高精度稱重傳感器、稱重顯示儀表三大主件組成。汽車衡作為稱重設備需要稱量大宗貨物，重量從幾十噸到幾百噸不等，因此必須選擇質量可靠的秤體。

2.U 型梁秤體的結構

一般來說，汽車衡秤體按制造材料可分為：全鋼結構秤體、鋼架水泥結構、鋼筋水泥結構和不銹鋼砼水泥結構秤體等形式。

全鋼結構的秤臺是我國目前應用最多的結構形式，可以細分為槽鋼、工字鋼和 U 型鋼秤體。槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材，由于槽鋼的中部是空的，底部僅有兩道承重梁，所以承重性能較差。因此 U 型鋼在承重性能上比槽鋼更好些。U 型鋼是一種橫截面像英文字母“U”的鋼鐵。U 型鋼的底部是采用橋梁結構設計，結構較為合理。

本市某儀表衡器有限公司是一家專業生產電子汽車衡的民營企業，其原有系列產品 1-200t 電子汽車衡秤體結構的橫向剖面如圖 1 所示。

從圖 1 可以看出，這種采用槽鋼結構的秤臺，由于梁與梁之間的距離較大（約為面板寬度的 1/5），當秤臺面板受到汽車輪胎施壓時，局部剛度不足，因此需要焊接橫向筋板來提高面板的局部剛度，還需要焊接底板來提高秤體的整體剛度。這種結構的秤體，鋼材消耗比較大，另外由于有橫向筋板，槽鋼的縱向焊接就不能采取自動焊接方式，工藝性較差，只能靠工人手工焊接，工人勞動強度大，對焊工的技術水平要求比較高。

為此，公司吸取了國內外同行的先進經驗，開發了 U型梁結構秤體，這種秤體結構的橫向剖面如圖 2 所示。與圖 1 的結構相比，圖 2 結構的秤臺，梁與梁之間的距離較小，約為面板寬度的 1/11，面板的局部承載能力得到很大的提高。因此，不需設置橫向筋板；由于 U 型鋼的兩側板都是承載主梁，在使用相同梁數的秤臺上，U 型梁秤體的實際承載梁數較槽鋼秤體的承載梁數增加了一倍，這就大大提高了秤體臺面的局部承載能力和秤體的整體剛度。U 型鋼、面板、端板梁組焊在一起，由于沒有橫向筋板和不封底板，全部采用連續焊接，便于采用自動焊，大大降低了工人的勞動強度，提高了制造工藝性和生產效率。

3.秤體的選取與計算參數的設定

雖然 U 型鋼結構秤體有很多優點，但由于 U 型鋼并非標準型鋼，其截面慣性矩、抗彎截面模量等參數都無法在設計手冊中查到，這就給秤體的整體剛度計算帶來不便。因此受該衡器公司委托，對 U 型鋼結構秤體作力學分析計算，希望能找出一種簡便快捷、準確實用的秤臺剛度計算方法。

為了便于分析研究，我們選取了該公司典型的秤體（3m×16m、150t、4 節 10 支點、六梁結構組合秤體）中的一節作為研究對象，并作以下設定：秤體中所有鋼為結構鋼，材料均為普通碳素鋼 Q235，秤體臺面鋼板厚度為12mm，秤體主梁用 6mm 鋼板加工成 U 形狀，上口寬274mm，下部寬 148mm，U 型梁高 300mm，在秤體橫截面上布設六根 U 型梁。

根據 GB/T7723-2008 《固定式電子汽車衡》國家標準，對承載器最大相對變形量的規定，最大稱量為 120～ 150t 的汽車衡。在秤體中部 3m 長區域范圍內，加載50t 的均布載荷，并假設單節秤體自重為 2.5t 也加載到秤體中部的限定區域內，即秤體中部所受最大集中載荷值為 52.5t，均布載荷 q=525000/3=175000N/m，設定秤體為一簡支梁，縱長方向兩個支點的距離與單節秤體長度一致，即 4000mm。其它參數的設定：材料許用應力［σc］為130MPa，材料彈性模數：E=200GPa，秤體許用剛度 fmax/l≤1/800。

3.1秤體截面 性矩及抗彎截面模量的計算

單根 U 型梁截面面積 Su，形心軸位置 Yu，慣性矩 Ju 的計算

經過上述受力分析，秤體的最大拉應力 σ 拉 = 130.4MPa 雖然略大于許用應力［σc］=130MPa，但由于大的不多，且秤體的剛度 1/90.9 遠大于許用剛度 1/80，綜合考慮，秤體還是合格的。

4.結 語

通過上述方法，可以很容易地對秤體進行受力分析和計算，該衡器公司的工程技術人員，在其后的秤體生產設計中采用這種方法對秤體進行計算分析、調整結構，對合理利用材料和節約材料，起了良好的指導作用，滿足了設計產品的需求。該創新項目取得了本市中小企業發展專項資金技術支持，在采用了 U 型梁結構秤體以來，降低了鋼材消耗，減少了勞動工時和勞動強度，提高了企業的產品競爭力，產生了良好的環保和社會效益。