Анализ конструкций грузоприемной платформы весов

На сегодняшний день существует множество вариантов конструкций грузоприемной платформы автомобильных весов. Металлическая грузоприемная платформа является наиболее распространённой. Так как сталь хорошо работает при растяжении и сжатии и обеспечивает долговременное сохранение механических характеристик. Высокая скорость производства и монтажа, сниженные трудозатраты и масса готового изделия (по сравнению грузоприемной платформой из бетона) определяют популярность металла в производстве весов.
Рассмотрим самые распространенные варианты, а также их преимущества и недостатки.

Балочная конструкция.

Такая конструкция выполнена из продольных и поперечных двутавровых балок. Хорошие балочные весы состоят из основных двутавровых балок сорта не менее 50Б1, где поперечные двутавровые балки или швеллера (не менее 20Б1 и 20П) опираются на нижнюю полку. Также важно расстояние между поперечными двутавровыми балками. Расстояние должно составлять не более 250 мм. Данная конструкция является прочной и надежной.

Однако высокая металлоемкость такой платформы, дороговизна двутаврового проката, обуславливают относительно высокую стоимость готового изделия.

В целях улучшения конкурентоспособности недобросовестные производители изготавливают такие весы из проката меньшего размера, увеличивают расстояние между поперечными двутавровыми балками, что кардинально меняет механические характеристики и надежность таких весов. Удешевление таким способом приводит к деформациям и разрушениям весовой платформы.

Ортотропная конструкция.

Конструкция автомобильных весов, где продольные или поперечные ребра жесткости поддерживают стальной лист и присоединяются к нему, и имеют различную жесткость в перпендикулярных направлениях, называется ортогонально анизатропной (ортотропной).

Существует большое количество разновидностей продольных ребер жесткости, и в зависимости от продольного сечения они делятся на открытые и замкнутые.

При изготовлении открытых ребер жесткости используется тавр, двутавр, швеллер.
Замкнутое ребро жесткости появилось некоторое время позже и сразу же стало очень популярным по всему миру. Наиболее распространенным из замкнутых ребер жесткости является трапециевидное (выгнуто в форме трапеции из листа, U-образное)

Структурная прочность ортотропной конструкции.

Главным преимуществом ортотропной конструкции с замкнутыми (закрытыми) ребрами жесткости является сопротивление различного рода нагрузкам. Рассмотрим, как сопротивляются кручению разные типы ребер.
Под нагрузкой прямое ребро может изгибаться как влево, так и в право, вызывая разрушения ребра.(Рисунок №3)

Деформации такого рода характерны для автомобильных весов с открытыми ребрами жесткости (в виде швеллера или двутавровой балки) .
При изменении угла (рис. №4) ребро будет сгибаться только в одну сторону.

Для усиления и защиты от повреждения открытого ребра, его необходимо усилить, добавив дополнительные элементы жесткости.

Если рассматривать стороны трапециевидной формы ребер жесткости, то каждая из сторон при нагрузке будет изгибаться внутрь и противодействовать противоположной стороне. Секция, соединяющая стороны трапеции, передает нагрузку от одной стороны к другой, тем самым не дает изгибать и деформировать ребро. (Рисунок 5.)

При взвешивании автомобиля вся его масса сосредоточена в местах, где колеса соприкасаются с плоскостью весов. Для того чтобы лучше сопротивляться деформациям в точках приложенной нагрузки, весовая платформы должна передавать (рассредоточить) наибольшее количество нагрузки на соседние ребра жесткости.

Рассмотрим, как каждая из конструкций реагирует на приложенную нагрузку к одному из ребер жесткости (деформации преувеличены для выразительности эффекта). (Рисунок 6.)

Рисунок 6.

В весах, где используются открытые ребра жесткости, двутавровые балки, которые расположены в близости от места приложения нагрузки, изгибаются, т.к. нагрузка не передается на прямую и они несут меньшую часть нагрузки
В случае с платформой, изготовленной с замкнутыми ребрами жесткости, нагрузка распределяется по другому. Благодаря трапецеидальной форме, ребра не деформируются, вследствие чего оказывают поддержку соседним ребрам жесткости и распределяют нагрузку более равномерно.

Автомобильные весы с замкнутыми U-образными ребрами жесткости являются одними из самых надежных на сегодняшний день, поэтому ведущие мировые производители весов используют именно такую конструкцию грузоприемной платформы. При высоком запасе прочности такие весы являются очень экономически выгодными.

Стоимость листового проката, из которого изготавливается платформа, ниже стоимости двутавров и швеллеров.