介绍了汽车衡秤体的受力分析和计算方法，为汽车衡生产企业提供了秤体的设计依据。

1.引 言

汽车衡也被称为地磅，是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。汽车衡标准配置主要由承重传力机构（秤体）、高精度称重传感器、称重显示仪表三大主件组成。汽车衡作为称重设备需要称量大宗货物，重量从几十吨到几百吨不等，因此必须选择质量可靠的秤体。

2.U 型梁秤体的结构

一般来说，汽车衡秤体按制造材料可分为：全钢结构秤体、钢架水泥结构、钢筋水泥结构和不锈钢砼水泥结构秤体等形式。

全钢结构的秤台是我国目前应用最多的结构形式，可以细分为槽钢、工字钢和 U 型钢秤体。槽钢是截面为凹槽形的长条钢材，由于槽钢的中部是空的，底部仅有两道承重梁，所以承重性能较差。因此 U 型钢在承重性能上比槽钢更好些。U 型钢是一种横截面像英文字母“U”的钢铁。U 型钢的底部是采用桥梁结构设计，结构较为合理。

本市某仪表衡器有限公司是一家专业生产电子汽车衡的民营企业，其原有系列产品 1-200t 电子汽车衡秤体结构的横向剖面如图 1 所示。

从图 1 可以看出，这种采用槽钢结构的秤台，由于梁与梁之间的距离较大（约为面板宽度的 1/5），当秤台面板受到汽车轮胎施压时，局部刚度不足，因此需要焊接横向筋板来提高面板的局部刚度，还需要焊接底板来提高秤体的整体刚度。这种结构的秤体，钢材消耗比较大，另外由于有横向筋板，槽钢的纵向焊接就不能采取自动焊接方式，工艺性较差，只能靠工人手工焊接，工人劳动强度大，对焊工的技术水平要求比较高。

为此，公司吸取了国内外同行的先进经验，开发了 U型梁结构秤体，这种秤体结构的横向剖面如图 2 所示。与图 1 的结构相比，图 2 结构的秤台，梁与梁之间的距离较小，约为面板宽度的 1/11，面板的局部承载能力得到很大的提高。因此，不需设置横向筋板；由于 U 型钢的两侧板都是承载主梁，在使用相同梁数的秤台上，U 型梁秤体的实际承载梁数较槽钢秤体的承载梁数增加了一倍，这就大大提高了秤体台面的局部承载能力和秤体的整体刚度。U 型钢、面板、端板梁组焊在一起，由于没有横向筋板和不封底板，全部采用连续焊接，便于采用自动焊，大大降低了工人的劳动强度，提高了制造工艺性和生产效率。

3.秤体的选取与计算参数的设定

虽然 U 型钢结构秤体有很多优点，但由于 U 型钢并非标准型钢，其截面惯性矩、抗弯截面模量等参数都无法在设计手册中查到，这就给秤体的整体刚度计算带来不便。因此受该衡器公司委托，对 U 型钢结构秤体作力学分析计算，希望能找出一种简便快捷、准确实用的秤台刚度计算方法。

为了便于分析研究，我们选取了该公司典型的秤体（3m×16m、150t、4 节 10 支点、六梁结构组合秤体）中的一节作为研究对象，并作以下设定：秤体中所有钢为结构钢，材料均为普通碳素钢 Q235，秤体台面钢板厚度为12mm，秤体主梁用 6mm 钢板加工成 U 形状，上口宽274mm，下部宽 148mm，U 型梁高 300mm，在秤体横截面上布设六根 U 型梁。

根据 GB/T7723-2008 《固定式电子汽车衡》国家标准，对承载器最大相对变形量的规定，最大称量为 120～ 150t 的汽车衡。在秤体中部 3m 长区域范围内，加载50t 的均布载荷，并假设单节秤体自重为 2.5t 也加载到秤体中部的限定区域内，即秤体中部所受最大集中载荷值为 52.5t，均布载荷 q=525000/3=175000N/m，设定秤体为一简支梁，纵长方向两个支点的距离与单节秤体长度一致，即 4000mm。其它参数的设定：材料许用应力［σc］为130MPa，材料弹性模数：E=200GPa，秤体许用刚度 fmax/l≤1/800。

3.1秤体截面 性矩及抗弯截面模量的计算

单根 U 型梁截面面积 Su，形心轴位置 Yu，惯性矩 Ju 的计算

经过上述受力分析，秤体的最大拉应力 σ 拉 = 130.4MPa 虽然略大于许用应力［σc］=130MPa，但由于大的不多，且秤体的刚度 1/90.9 远大于许用刚度 1/80，综合考虑，秤体还是合格的。

4.结 语

通过上述方法，可以很容易地对秤体进行受力分析和计算，该衡器公司的工程技术人员，在其后的秤体生产设计中采用这种方法对秤体进行计算分析、调整结构，对合理利用材料和节约材料，起了良好的指导作用，满足了设计产品的需求。该创新项目取得了本市中小企业发展专项资金技术支持，在采用了 U 型梁结构秤体以来，降低了钢材消耗，减少了劳动工时和劳动强度，提高了企业的产品竞争力，产生了良好的环保和社会效益。