CN203929301U - 车辆轮轴动荷载测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪，包括固定于车辆轮毂上的多个加长螺杆和固定于加长螺杆上的旋转平台，旋转平台的四周开设有与加长螺杆相配合的螺栓孔；特征在于：还包括安装平台、编码器和固定杆，旋转平台的中心位置处开设有螺栓孔，安装平台转动地固定于轴承杆上；编码器固定于安装平台上，测量时固定杆的上端与车体的非转动部位相固定；旋转平台上设置有用于测量车辆行驶过程中竖直方向加速度的加速度传感器。本实用新型的车辆轮轴动载荷测量仪，根据测得的车辆的速度、竖直方向的加速度以及车辆的重量，即可对车辆的轮轴动荷载进行分析，为路面建设和维护提供可靠的理论依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车辆轮轴动荷载测量仪，更具体的说，尤其涉及一种通过车辆的速度和竖向加速度进行分析的车辆轮轴动荷载测量仪。
背景技术
我国沥青路面设计理论中，把车辆荷载视为静荷载或近似等效静荷载。经过多年的发展，静荷载模式路面设计理论已经较完善，使用较广，为工程设计人员所接受。这种假设在车速较低、车载较小时，静荷载模式路面结构设计是可以的。但从我国公路交通发展的趋势来看，我国的公路交通现已进入重交通阶段，而且车辆运行速度越来越快。从道路功能上来讲车辆以一定速度行驶是必然事件，而车辆静止则是偶然事件。实际中的车辆都是重载高速车辆，其施加于路面的是动态荷载，是一种幅值大小和作用空间都随机变化的动力荷载。由于动态荷载的存在，使得静力荷载模式与车辆行驶过程中对路面的实际作用力之间的差异较大，路面结构的动力学特性也远非静力学特性所能描述，这些缺陷和差异，对于现有的设计理论和方法而言是无法从根本上加以解决的，并且路面出现了许多用静力学理论无法解释的破坏现象，如疲劳开裂、材料松散等。路面结构的损伤和破坏与重型车辆产生的运动荷载密切相关，阐明沥青路面动力效应产生的破坏机理，将会促进路面结构的设计、施工、养护和改建工作，为道路学科的发展打下坚实的基础。
获取车辆荷载的方法目前主要是称重系统，目前有静态称重和动态称重系统。静态称重要求每次称量时车辆必须停止，从而必须中断交通，不能适应大容量的交通荷载的称量；动态称重技术(Weigh-In-Motion WIM)提供一种在不中断交通的情况下自动记录和处理车辆重量、车型分类、车速等数据的技术手段。一个公路动态称重系统是一套传感器和支持仪器，可用来测量在特定地点特定时间一辆行驶车辆的出现及其动态轮胎受力。动态称重在测量时除了真实轴重作用于测量传感系统之外，还有许多因素产生的干扰力，如车速、车辆自身振动、路面引起的车辆振动、轮胎特性、环境因素等等，测量时真实轴重往往被淹没在各种干扰力中，这将严重地影响动态称重的精度。动态称重系统的作用是为公路交通部门了解当前公路上行驶车辆的车型组成、轴载谱和超重程度，分析超重车辆对路面损坏的影响程度，并制定相应的管理措施和管理法规，同时也为公路运营部门按车重收费提供有效的技术手段。称重系统只能定点测量，无法实时检测车辆施加给路面的动态荷载。车辆动态荷载既和车辆的载重有关，又和车辆速度、路面平整度以及车辆悬架参数有关，定点的称重系统无法实现车辆的动荷载的实时监测，所以无法反映车辆动荷载的时域特征及动荷载特征和路面平整度之间的关系。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种通过车辆的速度和竖向加速度进行分析的车辆轮轴动荷载测量仪。
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪，包括固定于车辆轮毂上的多个加长螺杆和固定于加长螺杆上的旋转平台，旋转平台的四周开设有与加长螺杆相配合的螺栓孔；其特别之处在于：还包括安装平台、编码器和固定杆，所述旋转平台的中心位置处开设有与轴承杆相配合的螺栓孔，安装平台通过轴承可转动地固定于轴承杆上；编码器固定于安装平台上，且编码器的输入轴经联轴器与轴承杆固定连接，固定杆与旋转平台相固定，测量时固定杆的上端与车体的非转动部位相固定；旋转平台上设置有用于测量车辆行驶过程中竖直方向加速度的加速度传感器。
加长螺杆固定于车辆轮毂上，旋转平台固定于加长螺杆上，使得旋转平台可随车轮的转动而转动。用于安装平台通过轴承固定于轴承杆上，且安装平台上设置有与车体固定的固定杆，使得旋转平台随车辆的行驶转动的过车中，安装平台相对于车体成静止状态，以便在安装平台上设置加速度传感器，对车辆行驶过程中竖直方向的加速度进行测量。编码器的输入轴经联轴器与轴承杆相固定，使得编码器的输入轴随旋转平台的转动而转动，进而实现对车辆行驶速度的测量。
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪，所述安装平台为U形槽形状，U形槽安装平台的两侧面上均开设有通孔，安装平台一侧的通孔与轴承相配合，另一侧的通孔与编码器相配合。
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪，所述加长螺杆的中部设置有凸台或一端设置有加长帽。
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪，所述加长螺杆通过第一螺母与旋转平台相固定，轴承杆通过第二螺母与旋转平台相固定。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的车辆轮轴动载荷测量仪，旋转平台通过加长螺杆固定于车辆轮毂上，轴承杆固定于旋转平台的中心位置处，编码器通过联轴器与轴承杆相固定，利用编码器实现了对车辆速度的测量；安装平台通过轴承固定于轴承杆上，且安装平台上设置有与车体相固定的固定杆，使得安装平台不随旋转平台的转动而转动，便于固定加速度传感器，对车辆行驶过车中对竖直方向上的加速度进行测量。根据测得的车辆的速度、竖直方向的加速度以及车辆的重量，即可对车辆的轮轴动荷载进行分析，为路面建设和维护提供可靠的理论依据。
附图说明
图1为本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪的结构示意图；
图2为本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪的爆炸图；
图3为应用于载货汽车上的车辆轮轴动荷载测量仪的结构示意图；
图4为本实用新型中旋转平台的结构示意图；
图5为本实用新型中安装平台的结构示意图。
图中：1加长螺杆，2轴承杆，3旋转平台，4第一螺母，5第二螺母，6轴承，7安装平台，8联轴器，9固定杆，10编码器，11凸台，12长螺帽，13通孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，给出了本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪的结构示意图和爆炸图，其包括加长螺杆1、轴承杆2、旋转平台3、安装平台7、联轴器8、固定杆9、编码器10；所示的加长螺杆1的数量为过个，加长螺杆1的一端与车辆的轮毂相固定，另一端与旋转平台3相固定，如图4所示，给出了旋转平台的结构示意图，所示的旋转平台3的四周开设有与加长螺杆1相配合的通孔13。通过第一螺母4与加长螺杆1的配合，可将旋转平台3牢固地固定于加长螺杆1上。旋转平台3的中心位置处开设有与轴承杆2相配合的通孔，轴承杆2通过第二螺母5固定于旋转平台3的中心位置处，这样在旋转平台3转动的过程中，轴承杆2可随其转动。
所示的安装平台7为U形槽形状，U形槽形状的安装平台7的两侧板上均开设有通13，如图5所示给出了安装平台的结构示意图，安装平台7一侧的通孔内设置有与轴承杆2相配合的轴承6，编码器10固定于安装平台7的另一侧的通孔处。编码器10的输入轴穿过通孔后经联轴器8与轴承杆2相固定，这样，在旋转平台3随车辆转动的过程中，轴承杆2会带动编码器10的输入轴一起转动，实现对车辆行驶速度的测量。
所示的固定杆9与安装平台7相固定，在使用是固定杆9与车辆的非转动部位相固定，以保证安装平台7相对于车体成静止状态。所示的安装平台7成水平状态设置，安装平台上固定有由于测量车辆行驶过程中竖直方向加速度的加速度传感器，加速度传感器可采用三轴加速度传感器，进行三个方向上的加速度测量，只取车辆竖直方向的加速度数值即可。在获取了车辆的速度、竖直方向的加速度的基础上，结合车辆的重量，即可对车辆的轮轴动载荷进行计算和分析，进而对路面的受力状态进行分析，为路面的建设、维修和保养提供科学的参考依据。
图1和图2中的加长螺杆1的中部均设置有凸台11，以实现对旋转平台3的限位作用，此种结构形式的加长螺杆1适用于轿车轮轴动载荷的测量。在图3中，所示的加长螺杆1的一端固定有长螺帽12，这种结构的加长螺杆1用于与载重汽车的轮毂相配合，用以实现对载重汽车轮轴动载荷的测量。
加速度传感器可采用三轴加速度传感器，如采用型号为GY-521的传感器，其功能及特点为：供电电源：3-5v（内部低压差稳压）；通信方式：标准IIC通信协议；芯片内置16bit AD转换器,16位数据输出；供电电源：3-5v。编码器10可采用型号为400P/R的增量型旋转编码器，通过旋转的光栅盘和光耦产生可识别方向的计数脉冲信号；性能：400脉冲每转；工作电压：5-24V，最大机械转速1000转/分钟 。
本实用新型的车辆轮轴动荷载测量仪安装方法为（以检测轿车为例）：
（1）将轿车轮毂中的紧固螺杆替换为加长螺杆1，从而加长车辆轮胎紧固螺杆；
（2）在加长螺杆1上安装旋转平台3，并用第一螺母4进行紧固；
（3）在旋转平台上安装轴承杆2，并用第二螺母5进行紧固；
（5）将轴承6安装在安装平台7一侧的通孔上；
（6）将安装上轴承6的安装平台7安装在轴承杆2上；
（7）在安装平台7的另外一端安装上编码器10，并用螺丝紧固；
（8）将联轴器8的一端安装在轴承杆2上，另外一端安装编码器10的输入轴上，实现轴承杆2和编码器10的同步转动，从而可以测出车轮转动速度；
（9）在安装平台7上，安装加速度传感器，并用螺丝紧固；为了防止传感器和安装平台7的短接，需要在安装平台7上涂抹一层环氧树脂；
（10）将固定杆9 安装在装平台7上，并用螺帽紧固；
（11）将固定杆9连接在车厢上，满足固定杆可上下滑动，但不能平动的要求，达到加速度传感器安装平台竖向自由振动但不会转动的目的；
（12）将加速度传感器和编码器10数据线与具有计算功能的计算机相连接；
（13）将加速度信号转化为振动加速度，再转化为车轴振动荷载，将编码器信号转换为车辆速度信号，从而可以实现车辆速度和车轴动荷载的实时关联测量。
Claims (4)
1.一种车辆轮轴动荷载测量仪，包括固定于车辆轮毂上的多个加长螺杆（1）和固定于加长螺杆上的旋转平台（3），旋转平台的四周开设有与加长螺杆相配合的螺栓孔；其特征在于：还包括安装平台（7）、编码器（10）和固定杆（9），所述旋转平台的中心位置处开设有与轴承杆（2）相配合的螺栓孔，安装平台通过轴承（6）可转动地固定于轴承杆上；编码器固定于安装平台上，且编码器的输入轴经联轴器（8）与轴承杆固定连接，固定杆与旋转平台相固定，测量时固定杆的上端与车体的非转动部位相固定；旋转平台上设置有用于测量车辆行驶过程中竖直方向加速度的加速度传感器。
2.根据权利要求1所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述安装平台（7）为U形槽形状，U形槽安装平台的两侧面上均开设有通孔（13），安装平台一侧的通孔与轴承（6）相配合，另一侧的通孔与编码器（10）相配合。
3.根据权利要求1或2所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述加长螺杆（1）的中部设置有凸台（11）或一端设置有加长帽（12）。
4.根据权利要求1或2所述的车辆轮轴动荷载测量仪，其特征在于：所述加长螺杆（1）通过第一螺母（4）与旋转平台（3）相固定，轴承杆（2）通过第二螺母（5）与旋转平台相固定。
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