便攜式軸重秤稱量誤差分析

便攜式軸重秤是一種對(duì)汽車(chē)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分輪(軸)測(cè)量,對(duì)汽車(chē)進(jìn)行超載檢測(cè)的稱重儀器。判斷稱重儀器優(yōu)劣準(zhǔn)確的一個(gè)重要指標(biāo)是其準(zhǔn)確度的高低。對(duì)于傳統(tǒng)的汽車(chē)衡而言,汽車(chē)本身結(jié)構(gòu)對(duì)秤體準(zhǔn)確度的影響并不明顯。但軌道衡與輪(軸)重儀在結(jié)構(gòu)上存在一定的差別,因而許多分析不適于輪軸秤。

本文對(duì)便攜式軸重秤的誤差影響因素進(jìn)行全面分析,進(jìn)一步討論了汽車(chē)本身的特征結(jié)構(gòu)對(duì)誤差的影響效果。以下將從車(chē)輛的振動(dòng)、稱重臺(tái)面的高度、汽車(chē)的彈性結(jié)構(gòu)以及稱重傳感器等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合分析。

車(chē)輛和臺(tái)面機(jī)械部分的振動(dòng)所引起的計(jì)量誤差

動(dòng)態(tài)稱重是在車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中完成的,車(chē)輛的22,運(yùn)動(dòng)使稱重系統(tǒng)受到動(dòng)態(tài)干擾力,傳感器的受力因

而不斷變化,導(dǎo)致其輸出信號(hào)不是一個(gè)恒定值。此部分誤差可采用如下簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析:

圖1是車(chē)輛-稱重臺(tái)面組成的模型。圖中,k、C為稱重傳感器的剛度和阻尼系數(shù);m為稱重臺(tái)面上的車(chē)輛

質(zhì)量;m為稱量臺(tái)面質(zhì)量;x為減振彈簧位移和臺(tái)面位移。這時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程為:

(M+m)¨(1)x+c¨x+kx=Mgu(t)

測(cè)量與設(shè)備

式中:u(t)=

1 tΕ00 t<0

ωt-ζ

n

可以求得稱重傳感器所受載荷:

F(t)=Mg1-

發(fā)生變化產(chǎn)生誤差。為便于分析,將兩軸汽車(chē)一側(cè)

兩個(gè)輪胎與行駛面的接觸點(diǎn)相連接,形成一個(gè)假設(shè)坡面,如圖4汽車(chē)重心高度變化受力示意圖虛線所

(2)

-ζ

2

sin(ωd+t+<)

1+m

示:

式中,無(wú)阻尼固有頻率ωn==

,阻尼系數(shù)ζ

2(M1+m)k

2

,阻尼振蕩頻率

-1

ωd=ωn-ζ,相位角<=tan

2

ζ

。

這時(shí)可得傳感器的輸出與真值的差值為:

ωt-ζ

n

e=sin(ωdt+<)2

ζ-密切相關(guān),,,這時(shí)所引起的誤差為:

τ(4)??=τedte

ν為采樣時(shí)間,l為臺(tái)板長(zhǎng)度,ν為車(chē)輛其中τ=lΠ

行駛速度,考慮相位zui惡劣的狀態(tài)<=90°,則相對(duì)誤差為:

ωt-ζ

νn

δν)(5)=sin(ωd?lΠν=2Mglωd-ζ按照以下參數(shù)對(duì)結(jié)果仿真分析,l=500mm;C=1518N(mmΠs);m=30kg。圖2(不同汽車(chē)重量下誤差隨速度變化曲線)、圖3(不同傳感器剛度下誤差隨速度變化曲線)分別為相對(duì)誤差對(duì)于汽車(chē)重量(k=1500NΠmm)和稱重傳感器剛度的敏感性分析(M=1500kg)。

由圖2和圖3,我們可以得出:

(1)隨著速度的增加,相對(duì)誤差逐漸增大。當(dāng)行駛速度在一小范圍內(nèi)(5kmΠh以內(nèi)),相對(duì)誤差較小,然后隨速度的提高,相對(duì)誤差急劇增加,隨后逐漸趨于平緩。

(2)相對(duì)誤差對(duì)汽車(chē)的重量很敏感,重量越大,相對(duì)誤差越大。

(3)相對(duì)誤差對(duì)稱重傳感器的剛度不敏感,較大的剛度相對(duì)誤差較小。

定義如下參數(shù):h為重心O至假設(shè)坡面的垂直距

車(chē)輛重心變化所引起的計(jì)量誤差此部分誤差指車(chē)輛稱重過(guò)程中,由于重心高度離;l1、l2為汽車(chē)重心O

至前、后軸距離;O為汽車(chē)重心;S為秤體臺(tái)面高度;W為汽車(chē)總重;W1、W2

測(cè)量與設(shè)備

為W分配在前后軸上的重量;x為重心至后軸距離與前軸之比。

經(jīng)分析可以得到相對(duì)誤差為:

ΔWΔlΔδ(6)=≈-h1

W1l2l×l2

δh2=

ΔWΔlΔ≈+W2l1l×l1

(7)對(duì)車(chē)輛重心的變化不敏感。該部分誤差由于具有隨機(jī)性這一特征,因此不易補(bǔ)償。

(2)第二項(xiàng)誤差隨秤體高度的增加而增加。并且隨著x的增大(即重心的不斷前移),相對(duì)誤差逐漸減少。軸距越大,第二項(xiàng)誤差越小。并且此誤差具有一定的方向性。因此可以采用一定的方式補(bǔ)償。