便攜式軸重秤稱量誤差分析

便攜式軸重秤是一種對汽車進行動態(tài)分輪(軸)測量,對汽車進行超載檢測的稱重儀器。判斷稱重儀器優(yōu)劣準(zhǔn)確的一個重要指標(biāo)是其準(zhǔn)確度的高低。對于傳統(tǒng)的汽車衡而言,汽車本身結(jié)構(gòu)對秤體準(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。

本文對便攜式軸重秤的誤差影響因素進行全面分析,進一步討論了汽車本身的特征結(jié)構(gòu)對誤差的影響效果。以下將從車輛的振動、稱重臺面的高度、汽車的彈性結(jié)構(gòu)以及稱重傳感器等幾個方面進行綜合分析。

車輛和臺面機械部分的振動所引起的計量誤差

動態(tài)稱重是在車輛行進過程中完成的,車輛的22,運動使稱重系統(tǒng)受到動態(tài)干擾力,傳感器的受力因

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

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

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

(M+m)¨(1)x+c¨x+kx=Mgu(t)

測量與設(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,將兩軸汽車一側(cè)

兩個輪胎與行駛面的接觸點相連接,形成一個假設(shè)坡面,如圖4汽車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),,,這時所引起的誤差為:

τ(4)??=τedte

ν為采樣時間,l為臺板長度,ν為車輛其中τ=lΠ

行駛速度,考慮相位zui惡劣的狀態(tài)<=90°,則相對誤差為:

ωt-ζ

νn

δν)(5)=sin(ωd?lΠν=2Mglωd-ζ按照以下參數(shù)對結(jié)果仿真分析,l=500mm;C=1518N(mmΠs);m=30kg。圖2(不同汽車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)分別為相對誤差對于汽車重量(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)),相對誤差較小,然后隨速度的提高,相對誤差急劇增加,隨后逐漸趨于平緩。

(2)相對誤差對汽車的重量很敏感,重量越大,相對誤差越大。

(3)相對誤差對稱重傳感器的剛度不敏感,較大的剛度相對誤差較小。

定義如下參數(shù):h為重心O至假設(shè)坡面的垂直距

車輛重心變化所引起的計量誤差此部分誤差指車輛稱重過程中,由于重心高度離;l1、l2為汽車重心O

至前、后軸距離;O為汽車重心;S為秤體臺面高度;W為汽車總重;W1、W2

測量與設(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)分析可以得到相對誤差為:

ΔWΔlΔδ(6)=≈-h1

W1l2l×l2

δh2=

ΔWΔlΔ≈+W2l1l×l1

(7)對車輛重心的變化不敏感。該部分誤差由于具有隨機性這一特征,因此不易補償。

(2)第二項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),相對誤差逐漸減少。軸距越大,第二項誤差越小。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償。