上海實潤為大家科普汽車衡的基本知識

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汽車衡是從事汽車衡器行業的人Z熟悉的衡器，也是使用廣泛的衡器之一。有關汽車衡的文章是雜志上刊登Z多的，但是在實際運用時用戶和從業者往往由于對汽車衡是否違背衡器使用的基本原理上不夠重視，從而造成了不少誤解和錯誤。

汽車衡是戶外常用的大型衡器，使用環境相對比較惡劣。由于要滿足不同重量的各類車輛的稱重要求，使得汽車衡在結構、尺寸上的要求也各不相同。此外，因為稱重時單個車輪或車輪組承載器的作用，往往集中在一個較小的區域內，使得承載器的受力極不均衡，導致衡器的偏載不一致，對其稱重結果的影響十分明顯。

汽車衡主要包括：承載器（稱重臺）、傳感器、稱重顯示器、限位或約束裝置。

一、承載器

承載器俗稱秤臺。汽車衡的承載器由于要滿足各種類型車輛的不同要求，除量程不同外，秤臺尺寸的差異也極大。承載器可分為：單秤臺、雙秤臺和多秤臺等多種型式，用以滿足不同的稱重要求。

由多個秤臺組合的增長型秤臺，它的每個單獨的稱重段，實際上就是一個獨立的秤。每一稱重段都有其額定的載重量，組合后的整個秤體，也有其總的載重量。需要特別強調的是，整秤的載重量并不等于分段秤的載重量之和。整秤的載重量定義為：能夠在秤臺上稱重的Z大總載荷，即為整個秤臺上均勻載荷的總重量。分段載重量為：單軸和軸組在分段秤臺上的Z大載荷量。在使用中我們往往會發現，即使車輛的總重量和軸重都不超過汽車衡的Z大載荷值，秤臺也會受到結構性的損壞。為此一些廠家通過增大衡器的標稱載荷，來避免汽車衡的結構性損壞。

這些問題表明 OIML R76 建議的規定和內容已不能滿足汽車衡技術的指標。從 1980 年開始，很多專業人士就對汽車衡的技術要求進行了進一步研究，提出了描述汽車衡的三個技術指標，它們分別是：標稱稱重，分段稱重的額定值和集中載荷值（CTC），其中 CTC 是Concentrated Load Capacity 的縮寫。在美國專業人士提出為了滿足 CTC 的要求，承載器的強度需根據美國橋梁強度的要求來設計。因此，美國是Z早在檢定汽車衡的條款中增加 CTC 試驗的國家。汽車衡的每個“分段”，實際上都是每個獨立的稱重單元。對于多秤臺的汽車衡，檢定時不僅需對整體衡器進行標稱載荷試驗，還需對各個分段進行偏載試驗、量程試驗和 CTC 試驗。由于整體衡器的標稱載荷量不等于分段載荷量之和，這樣就使得在稱量不同車輛的重量

時，稱重結果的表述也不會相同。例如圖 1(a)中，由于對集裝箱汽車衡稱重時，集裝箱拖車前后輪組件間的分段秤臺并不承重，所以集裝箱的重量只由受力的兩個分段秤臺決定，因此誤差也只由這兩個承臺來決定。另外一種情況是，如果秤的長度比車輛長很多，甚至車輛的長度只為秤體長的一半，那么為了能合理使用多分段汽車衡，可通過開關選擇所需的分段，以適應不同車輛稱重的要求，提高測量精度。

由于汽車衡的載荷只集中在輪軸和軸組上，因此會在承載器上造成極不均衡的受力，這與普通的平臺衡器受力情況有很大差別。例如，

兩軸車輪的后軸的重量明顯超過前軸，前后軸的承重之比Z低也為3:2，假設整車重量為 100t，后輪的承重至少為 60t。對于標稱量程為 100t 的平臺秤來說，平均而言滿載時，每只傳感器受力約為 25t，此時使用Z大量程為 35t 和 40t 的傳感器可滿足要求，不過因為汽車衡后軸的重量至少應為 60t，所以以上選用的傳感器顯然不能滿足設計要求。對汽車衡來說，軸重或軸組承重是選擇衡器的依據，一般而言多分段汽車衡，分段Z大載荷之和均大于該秤的標稱載荷，而 CTC值又大于分段的Z大載荷。

尤其要注意的是，分段汽車衡的偏載試驗若按照 OIML R76 建議規定的偏載試驗時，對于承載器的承點數?? ≥ 4的衡器，在每個支承點上施加的偏載，為該衡器標稱載荷的1?? − 1⁄ 是不對的。因為每個分段的獨立的稱重單元，稱重時各個承載器的受力互不影響，所以多分段汽車衡的偏載試驗，應對各分段單獨做試驗，按Z大載荷等于分段的Z大額定載荷的13⁄ 來對各支點進行加載。為了節省傳感器，分段汽車衡兩個相連的承載器可以共用兩個傳感器。由于兩個承載器在受力時共同加載在相同的傳感器上，如果兩

個秤臺聯合受力的設計不好，會明顯的相互影響造成誤差，但是一般廠家對此問題不夠重視。

二、傳感和限位

用于汽車衡的傳感器主要是由應變式的柱式傳感器或雙剪切梁式傳感器組成。其中，歐洲國家多采用柱式傳感器。而北美國家多采用模塊化的雙剪切梁傳感器。

限位器不僅是汽車衡，而且可以說是所有衡器極其重要又*的部分。限位器的功能是保證在稱重時，傳感器始終能正確受力。

限位器可分為兩類：

制動（Constrainer）

制動裝置用強制性手段保證傳感器的正確受力位置不變，并能消除水平和垂直干擾力，以確保無“分流力”。制動裝置不允許在約束方向上有任何移動，該裝置在整個稱重過程中均起作用。

限位（Stop）

限位器是限定承載器在稱重過程中允許移動的范圍，并在稱重時使承載器能恢復到正確的工作位置，達到保證承載器能準確稱重的目的。通常當車輛進入秤臺時，汽車衡使用“碰撞”式限位，限制秤臺移動范圍。稱重時限位器不再與基礎接觸，并恢復到稱重位置，以避免限位器對稱重力的分流。所以說稱重時，限位器不再起作用。

使用柱式傳感器，除需外加傳力結構以保證傳感器的正確受力外，還要安裝合適的限位裝置。

雙剪切梁式組件，其自身就具有限位和自復位功能，對秤體因受力而產生的形變具有自適應能力，能抵抗偏載、側向和扭力的影響，具有安裝簡便、穩定性好的特性，且不需要再加裝限位裝置。

*一個物體具有六個自由度，三個平移、三個旋轉。承載器一般被視為二維系統，它具有三個自由度，兩個平移、一個旋轉，它的限位只需要對這三個自由度進行限位。在實際中，我們往往會發現很多人希望通過使用四個或者更多的限位器，以期達到“提高”限位效果的做法是錯誤的，因為按照力學的基本原理可知，當約束條件超過系統的自由度時，這樣的系統稱為“超靜系統”。實際上使用過多的限位裝置，往往適得其反，會造成附加的干擾力和分流，甚至會被“卡死”，所以一個二維系統只需合理的設置三個限位裝置就足夠了。

我認為將傳感器組件用于汽車衡是比較理想的。“碰撞”式和拉桿式限位，不僅對溫度變化敏感，且不易調節。

三、汽車衡的檢定

汽車衡的檢定是一件費力、費時、費錢的工作。除按 OIML R76建議的規定試驗外，還應增加分段載荷額定值和集中載荷 CTC 值的檢定。由于汽車衡在戶外使用，不僅環境惡劣，而且往往還不具備按檢定規程要求的條件，所以多年以來不斷有人探討和研究汽車衡的“無砝碼檢定”。尤其在中國就曾有很多人提出過不少方法，但我認為由于在理論和實際操作方面還存在原理方面的問題需要探討，且實際運用中也有不少問題需要解決，特別是現有的方法不能滿足汽車衡檢定的全部要求，因此“無砝碼檢定”并未得到廣泛的運用和認可。

事實上一種新的檢定方法應該是有嚴密的理論為依據，且不需要對原被檢裝置增加更多的附加條件、操作方便的方法，同時檢定結果還必須能得到旁證。對于汽車衡的檢定方法簡單的旁證就是能否與砝碼檢定的結果一致，另外一種更有說服力的方法是用同一檢定方法，同時分別對兩臺汽車衡檢定，看它們對同一載荷的結果是否一致，如果不一致能否說明其中的原因。

我認為就目前所知的“無砝碼”檢定方法還不能*替代砝碼，“無砝碼”檢定還需進一步研究和探討。國外很少有關于“無砝碼”檢定的文章，即使使用數字傳感器或相類似的方法，用“無砝碼”檢定時也需要增添附加的規定、要求和說明。在國外基本上是用檢衡車對汽車衡進行檢定，使用檢衡車不僅方便、省時，且作為標準器的檢衡車的精度也能夠保證，使得檢定時操作的一致性更有保證。我認為中國應在條件許可的地方對汽車衡使用檢衡車檢定。

四、稱重顯示器

汽車衡稱重顯示器與一般非自動衡器的顯示器沒有太大差別。汽車衡的稱重顯示器由兩個部分組成：一是用于測量重量的計量部分；另一是能滿足用戶使用的功能要求的部分。功能部分的顯示器更新很快，從Z初簡單接口，到現如今能滿足互聯網、物流和工程控制各種需要的功能。

測量部分：由于使用了Σ − ?變換器，使得測量精度有大幅度提高。然而從測量原理上講，自從引入了“六線制”和“比例測量技術”，至今沒有本質上的進步，“六線制”大幅度降低了因傳感器引線過長而產生的溫度影響。“比例測量”法，則大幅降低了對供橋電壓長期穩定性的要求。

Σ − ? ??⁄??轉換器的量比精度，遠遠高于之前的積分式??⁄??轉換器。Σ − ? ??⁄??器件的量化值可高達1024??????，使得顯示器具有*的內分辨，從而也造成顯示器技術指標表示的混亂。

五、汽車衡的技術指標

確定汽車衡的技術指標一共有三項：

• 標稱載荷（Nominal Capacity）：能夠加載的總負債值。負載是平均分布在整個臺面上的。

• 分段載荷（Sectional Capacity）：在分段加載試驗時，除在每個承載段上加載，還需在承載段跨距中間加載。

• 集中載荷（Concentrate Load Capacity），簡稱為 CDC，為秤臺Z大集中載荷的設計值，它是由廠家決定的，它與標稱載荷之間應滿足以下關系：

標稱值≤ ?????? × (?? − 0.5)，

其中 N=秤的分度數。

美國要求根據對橋梁毛載荷設計的公式B，確定秤橋跨距的強度，以便能滿足軸重和軸組重對秤橋加載的安全要求。由于 CTC 只由廠家決定，根據 CTC 設計值來決定該汽車衡的標秤載荷值，所以標秤載荷不得超過分段載荷之和。汽車的重要主要集中在輪軸和軸組上，汽車衡在稱重時，承載器上的受力是極不均勻的。一臺汽車衡的技術指標不僅是由標秤載荷確定，更是由分段載荷確定。由于汽車衡的重量主要集中在車廂部分，對兩輪車來說，后輪承重的重量就比前輪大很多，因此在實際使用時，被稱車輛的Z大軸重或軸組重不得超過分段載荷規定的重量。對汽車衡的性能的評價，應依照上述三項指標進行。通常大多數生產廠家只給出Z大稱量 Max，分度值 e 或分度數 n，但這樣做顯然是不夠的。

六、結束語

通常用戶希望所使用的汽車衡，無論是稱量較重的車輛還是稱量較輕的車輛，誤差都是Z小的，要求在使用時能給出 10Kg，甚至更小的示值，其結果使衡器的分度數 n 大到不可能的量級。