Как взвесить груз с помощью автомоб весов. Методологические особенности поосного взвешивания автомобилей

Для определения веса автомобилей можно произвести по различным признакам. По типу взвешивающего устройства весы подразделяются на механические, электронные, электромеханические, гидравлические, пневматические и другие. Наибольшее распространение получили электронные и механические весы.

По конструктивному признаку - на весы, предназначенные для взвешивания всего автомобиля целиком, и весы для поэлементного взвешивания. Первые, как правило, используются для стационарного взвешивания. Погрешность взвешивания на них не превышает 0,1%. что делает возможным применение весов для коммерческого взвешивания с отражением результатов в коммерческих документах. Вторые помимо стационарного взвешивания используются для взвешивания в движении, их точность в последнем случае будет ниже, а значит, они могут применяться только для оценки массы автомобиля. Рассмотрим принцип устройства механических и электронных весов, особенности их монтажа и поверки.

Механические весы

В советское время армавирский завод "Весоизмеритель" при отсутствии предложения электронных весов производил их до двухсот в день. Кроме этого, у механики были и есть свои преимущества. Они работают в широком диапазоне температур, при этом погрешность взвешивания составляет 1/4000. Существенная доля выпускаемых механических весов отправлялась на импорт в страны бывшего соцлагеря.

По сравнению с уровнем объемов выпуска 80-х годов в настоящее время производство механических весов можно считать свернутым. Выпускаются около десятка весов в месяц и в основном под конкретный заказ. Причины этого следующие. Первая - экономическая - высокая стоимость монтажных работ. Для установки механических весов требуется вырыть углубление глубиной от 50 до 200 см и площадью, равной площади платформы весов. Такая глубина необходима, чтобы установить рычажную систему, преобразующую усилия. Таким образом, несмотря на существенно меньшую стоимость механических весов, стоимость их установки становится сопоставимой со стоимостью электронных весов, монтаж которых выполняется легче.

Вторая причина резкого снижения спроса на механические весы заключается в невозможности автоматизации процесса взвешивания и документирования его результатов. Цикл взвешивания на электронных весах длится не более 10 секунд, после чего результат в численном виде может быть передан в базу данных, установленную на компьютере, и оперативно востребован системой управления любого уровня. В случае же работы с механическими весами требуется участие человека, который должен оценить и записать результат взвешивания в тетрадь или внести его в базу данных компьютера, что не исключает махинаций.

Сегодня предпринимаются усилия, в том числе и разработчиками весов, чтобы исправить последний недостаток механических весов.

Способ автоматизации механических весов, предлагаемый производителем весов, более надежен, но пугает потребителя своей сложностью. Суть его состоит в следующем. На оси циферблатного указателя закреплен диск из прозрачного полистирола с нанесенной кодовой маской, состоящей из одиннадцати концентрических кодовых дорожек. Они образованы прозрачными и непрозрачными для ИК-излучения участками. Кодовая маска является отображением циклического кода Грея. При повороте диска кодовая комбинация из темных и светлых участков, которую можно обнаружить вдоль радиуса, изменяется и считывается с помощью фотодатчиков. Затем код расшифровывается и передается в ЭВМ.

На рынке можно встретить и другое решение - "модернизация механических весов ". В тягу механических весов встраивается датчик веса. Если раньше такой способ "модернизации" применяли многие именитые фирмы, то теперь от этого отказываются. Причина в том, что погрешность взвешивания механических весов со временем увеличивается из-за стачивания острых призм. Встройка датчика с характерной для него (и порой достигающей значительной величины) погрешностью измерений просто выводит "модернизированные" весы в разряд оценочных.

Ведущими производителями электронных весов предлагается иного рода. Она предполагает достраивание фундамента весов так, чтобы платформа опиралась на тензодатчики . Погрешность взвешивания в этом случае может даже снизиться, если инженерный расчет произведен грамотно. Заказчик таким образом экономит на стоимости платформы и ее доставки. Подобную модернизацию могут осуществлять и фирмы, не имеющие своей производственной базы.

Весы для статического взвешивания. Два типа платформы.

Самый распространенный тип электронных автомобильных весов - весы для статического взвешивания. Автомобиль помещается на платформу весов полностью. Измерение производится при условии полной остановки автомобиля на платформе весов. Статистика показывает, что время измерения массы автомобиля на таких весах занимает всего 10-15 секунд. Класс точности таких весов - третий, что позволяет производить коммерческое взвешивание автотранспорта.

Наиболее часто встречаются многосекционные . Их грузоприемная платформа состоит из нескольких секций, скрепленных между собой. По углам платформы и в точках соединения секций установлены датчики.

Другой разновидностью весов для стационарного взвешивания являются односекционные весы. В этих весах, как правило, используются четыре датчика, расположенные по углам платформы. Для обеспечения хороших метрологических характеристик платформа должна быть жесткой и не прогибаться. Это позволяет не изготавливать специальный заливной фундамент, а производить монтаж на стандартные бетонные плиты. Правда, установка под датчики бетонных подпятков, уходящих на глубину промерзания грунта, что рекомендуют делать специалисты финской фирмы Pivotex, не помешает. Новый вид весовых платформ компания Pivotex производит из вспененного железобетона. При изготовлении таких платформ бетонный раствор заливается в ванну, в которой находится в напряженном состоянии металлическая арматура. В результате железобетонные плиты получаются одновременно прочными и легкими.

Ведущая российская фирма, которая производит такой тип автомобильных весов, - петербургская компания "ПетроВЕС". Платформа автомобильных весов этой компании может достигать 18 метров.

Ростовская компания "Тензор" предлагает весы, платформа которых выполнена из стандартной железнодорожной платформы длиной 15 метров с небольшими усовершенствованиями. У компании имеется опыт изготовления платформы в регионе расположения заказчика.

В обоих типах весов датчики не скреплены жестко с платформой во избежание касательных нагрузок, способных привести к разрушению датчика. Схема работы таких весов следующая. Сигналы, поступающие от датчиков, передаются в соединительный короб, один для всех датчиков, где и обрабатываются. Далее сигнал передается в блок индикации и управления весами, где из аналогового преобразуется в цифровой и далее по стандартным интерфейсам может быть передан в компьютер.

В этой схеме возможны и изменения. При передаче аналогового сигнала нельзя полностью исключить влияние помех. Поэтому международный концерн "МЕТТЛЕР ТОЛЕДО" использует в автомобильных весах тензодатчик DigiTOL, в герметичном корпусе которого сразу происходит преобразование сигнала в цифровой. Отечественная компания "Метра" предлагает покупателям цифровой тензопреобразователь стоимостью около 200 долларов, к которому можно подключить до четырех датчиков. К весовому индикатору сигнал передается в цифровом виде.

Датчик - сердце весов.

Высота платформы весов зависит от конструкции узла встройки тензодатчика . На рынке можно встретить весы с высотой платформы 300-350 мм. Фирмы - производители весов применяют в основном собственные датчики.

Фирмы "Принтшоп". "Физтех" и "Метра" применяют покупные импортные датчики: "Принтшоп" - израильской фирмы Tedea, "Физтех" - немецкой фирмы Flintec. а "Метра" - американской компании Sensortronics. Эти датчики имеют международный сертификат соответствия требованиям OIML Кстати, и сами весы фирмы "Метра" - единственные отечественные весы - имеют этот международный сертификат.

Герметичный корпус датчика DigiTOL компании "МЕТТЛЕР ТОЛЕДО" выполнен из нержавеющей стали и заполнен инертным газом. Кабель подсоединяется к датчику с помощью влагонепроницаемого разъема байонетного типа. Датчики снабжены самоцентрирующимися опорами для устранения касательных нагрузок. На заводе каждый датчик калибруется с шагом, равным 1/100000 от номинальной нагрузки. В датчике встроены микропроцессор и ПЗУ, с помощью которых осуществляется постоянное самотестирование и цифровая термокомпенсация.

Датчики большинства производителей нормируются в диапазоне температур от минус 30 до плюс 30 градусов Цельсия способом термокомпенсации - с помощью терморезисторов. Для работы тензодатчиков в более широком диапазоне температур применяются более сложные решения. Весы компании "МЕТТЛЕР ТОЛЕДО" работают в Якутии, где диапазон колебаний температуры составляет 80 градусов. Это обеспечивается применением цифровой термокомпенсации датчиков.

Оригинальную технологию изготовления весов предлагает фирма "Принтшоп" со своим партнером - израильской компанией Tedea. Датчики погружаются в герметичный кожух с жидкостью, которая при уменьшении температуры ниже порогового значения начинает подогреваться.

Платформа .

Большинство производителей используют платформу из окрашенной конструкционной стали. Со временем платформа покрывается ржавчиной, но это редко приводит к поломке весов. Фирма "Метра" может поставить весы с полностью оцинкованными платформами, что предотвращает коррозию, но увеличивает стоимость весов примерно на 10%.

Дополнительное оборудование.

Могут применяться различные системы автоматической идентификации, такие как штрихкодирование и радиочастотная идентификация для увеличения пропускной способности весов и возможности документирования операции взвешивания без участия оператора. Возможности этих методов работают эффективно при ограниченном парке автомобилей. Как вариант средства для автоматизации процесса документирования взвешивания около платформы могут быть установлены терминалы с клавиатурой. Водитель, не выходя из кабины, может занести идентификационный код машины и пароль. Автомобиль идентифицируется, его номер и результат взвешивания автоматически заносятся в базу данных.

Установка весов.

Первым этапом установки является изготовление фундамента. Фундамент электронных весов представляет собой железобетонное корыто. На площади, где будет помещена платформа весов, толщина бетонного слоя составляет 30-40 см. В местах, где будут установлены датчики, ставятся столбы, уходящие на глубину промерзания грунта зимой, что предотвращает проседание платформы со временем. Пандусы для въезда автомобиля на платформу выполняются также из железобетона. Под слоем бетона располагают слои песка и гравия согласно изыскательским работам, проведенным на месте монтажа. Процедура установки фундамента занимает примерно 6 недель. За это время происходит сборка фундамента и застывание бетона.

В ряде случаев применяют также фундаменты из железобетонных плит, что выполняется с существенно меньшими временными затратами.

Доставка весов.

Доставка весовых платформ на место монтажа осуществляется автотранспортом или по железной дороге. Многосекционные весы транспортировать легче, поскольку длина модулей весом 2.5-3 тонны составляет от 5 до 8 метров. Односекционные весы транспортируются на автомобилях лишь на небольшие расстояния на специализированном транспорте, а на большие расстояния - по железной дороге.

Калибровка и поверка весов.

После того как платформы весов доставлены к месту монтажа, начинается их сборка. Датчики устанавливаются на специальные закладные элементы, которые закреплены в фундаменте. Секции зацепляются одна за другую и опускаются на датчики. Проводятся монтаж электрооборудования, подключение к терминалу. Терминал весов может находиться в отдельно стоящем отапливаемом помещении и быть удален от платформы на расстояние до десятков метров в зависимости от интерфейса соединения. Устанавливаются также специальные аксессуары - светофоры, оборудование автоматической идентификации и прочее.

После этих операций исполнитель проводит процедуру при помощи эталонных грузов-чушек или специальных весоповеряющих машин. Ведущие российские производители располагают собственными эталонными грузами, которыми пользуются, если место монтажа находится в своем или соседнем регионе. Фирма "Тензор" из Ростова сертифицировала безгирный весоповерочный комплекс СТД.БП, который доставляется на место монтажа весов на автомобиле. После процедуры калибровки выполняется поверка весов в присутствии государственного поверителя. В дальнейшем, в процессе эксплуатации, весы, предназначенные для коммерческого взвешивания, должны проходить процедуру поверки раз в год.

Это особая каста весоизмерительного оборудования. Это самые крупные весы, не считая специализированных железнодорожных весов, как по размерам, так и массе взвешиваемого груза, ведь платформы автомобильных весов могут доходить в длину до 24 метров, а наибольший предел взвешивания (НПВ) таких весов может достигать 100 тонн. Поэтому и требования к размещению автомобильных весов предъявляются особые.

Известно, что чем массивнее и основательнее сделан фундамент весов, тем больше поглощается вибрации от проезжающего рядом автотранспорта, и работающего поблизости технологического оборудования. Однако, на практике, стоимость создания идеального фундамента может даже в несколько раз превышать стоимость весов, при том, что такой фундамент не сможет значительно улучшить характеристики весов. Поскольку экономически сооружать идеальный фундамент не выгодно, приходится искать компромиссный вариант. При этом, для каждого варианта установки разных конструкций автомобильных весов существуют свои особенности.

Большинство моделей автомобильных весов предусматривают установку несколькими способами. Возможность монтажа, при этом, обычно определяется производителем весов. Едиными, общепринятыми способами установки являются: фундаментная, бесфундаментная и врезная установки, а также подкладные портативные весы.

Фундаментная установка

Весы, при таком способе установки, монтируются на подготовленный бетонный или железобетонный фундамент, заливаемый на песчано-гравийную подушку с учетом норм, распространяемых на устройство фундаментов для различных зданий и сооружений. При этом, важно учитывать свойства грунта в данном регионе.

Заезд на весы, при таком способе монтажа, осуществляется по специально сконструированным бетонным, металлическим или комбинированным пандусам. Сам фундамент может быть как сплошным, идущим под всей поверхностью весов, так и под местами соединительных стыков платформ.

Схема фундаментной установки весов.

Бесфундаментная установка

Для такого способа монтажа характерно использование дорожных плит, уложенных непосредственно на грунт, либо на песчано-гравийную демпферно-дренажную подушку. Для такого способа не требуется проведения фундаментных работ, поэтому бесфундаментный способ установки используется, когда необходимо быстро ввести весы в эксплуатацию.

Используемый для всех типов автомобильных весов, данный способ является наиболее простым и дешевым. Однако, возможность использования данного способа монтажа ограничена климатической зоной и типом грунта в месте предполагаемой установки.

Схема бесфундаментной установки весов.

Существуют даже весы, для монтажа которых не нужно использовать дорожные плиты. Весы можно монтировать сразу, непосредственно, на дорожное полотно, грунт, или песчано-гравийную подушку. Эти весы конструктивно состоят из двух платформ шириной от 0,8 до 1,0 м, предназначаются для автомобилей с любой шириной колеи и способны взвешивать транспортные средства, обладающие нагрузкой на ось от 15 до 30 тонн.

Врезная установка

Данный способ установки характеризуется монтированием автомобильных весов заподлицо (вровень) с уровнем поверхности дорожного полотна или грунта на фундамент основания, при этом обязательно необходимо организовать дренажную систему. Этот способ монтажа удобен тем, что не требует установки пандусов и боковых ограждений, что позволяет уменьшить площадь, занимаемую весами и позволяет легко совершать маневрирование при заезде на весы.

Схема врезной установки весов

Подкладные весы

Существует также способ установки, не связанный с обустройством стационарного места монтажа автомобильных весов. Речь идет о подкладных портативных весах. Такие весы отличаются простотой конструкции, небольшими габаритами, возможностью оперативной установки без специальной подготовки поверхности места монтажа, не требуют изготовления специального фундамента. Подкладные портативные весы могут быть установлены непосредственно на дорожное полотно или плотный грунт.

Подкладные портативные весы.

Подкладные электронные автомобильные весы для поосного взвешивания не требуют каких-либо специальных знаний или умений для их подключения и установки. Такие весы можно легко подготовить к эксплуатации самостоятельно, пользуясь лишь методиками, изложенными в паспорте к весам. К таким весам относятся весы «ВА-Д», «ВА-П передвижные», «ВА-П подкладные», «МВСК-25-А», «МЕРА-ВТП»

Существуют, также весы, которые могут быть установлены с использованием любого из перечисленных способов. Например, весы «ВА САХАЛИН» - это самые популярные в России автомобильные весы, отличающиеся простотой установки, модульной конструкцией для простоты перевозки, а также встроенным индикатором веса.

Общие требования к месту для установки и монтажа платформенных или колейных автомобильных электронных весов, а также других весов этой группы с НПВ до 100 тонн, соответствуют следующим стандартным нормам:

• Весы устанавливаются на твердом горизонтальном покрытии, таком, как асфальт или бетон, изготовленном в соответствии со СНиП-д.5.72 для автомобильных дорог I и II категории. Наклон поверхности, допустимый для установки не должен превышать 1:400 или 0,0025%. В местах расположения пандусов и опор весовых платформ не допускается наличие выбоин и неровностей на поверхности дорожного покрытия.
• Месторасположение, выбранное для установки автомобильных весов должно иметь прямые участки для подъезда, заезда и выезда. Такие участки должны быть расположены симметрично, относительно весовой платформы, и должны иметь длину, соответствующую, как минимум, максимально возможной длине предполагаемых для взвешивания автомобилей или автопоездов.
• В случаях отсутствия твердого дорожного покрытия, автомобильные весы могут быть установлены на железобетонных плитах, предназначенных для покрытия городских дорог по ГОСТ 21924.0-84, либо на железобетонных плитах, изготовленных, непосредственно, на месте установки весов. Причем характеристики последних, должны быть аналогичны характеристикам заводских плит, изготовленных по ГОСТу. Минимальный размер ж/б плит установленных под опоры весов составляет 4х1 м., а под пандус - 2,5х1,5 м.
• Уклон поверхностей плит (установочных поверхностей), допустимый для размещения весов должен составлять не более 1:400. Перепад высоты между двумя установочными поверхностями соседних плит, при этом, должен составлять не более 15 мм. Необходимое, для размещения автомобильных весов, количество опорных плит, а также их расположение изображено на схеме ниже.
• Песчано-гравийная подушка для демпфирования и дренажа, на которой устанавливаются ж/б плиты, должна быть выполнена в соответствии с нормами устройства фундаментов зданий и сооружений в данном регионе. Такая подушка должна выдерживать удельное давление железобетонных плит более чем 1кг/см2. При этом, установочные поверхности плит должны на 10-20мм выступать над поверхностью грунта.

Количество и размеры бетонных опорных плит, в зависимости от длины, массы и НПВ автомобильных весов.

Врезные автомобильные электронные весы требуют непосредственного участия специалиста в подготовке площадки для их установки, в подключении и поверке. Специалист, также, требуется для подключения автомобильных платформенных и колейных весов с НПВ от 10 до 100 тонн.

Вообще, стоимость монтажных работ и работ по подключению автомобильных весов обычно составляет не более 10% от стоимости весов. Однако, здесь учитывается тот факт, что подготовка места под установку и изготовление фундамента, выполняется заказчиком самостоятельно.

Транспортные средства взвешивают поосно для определения соответствия полной его массы и осевых нагрузок установленным нормам. Это обусловлено тем, что превышение заданных нормативами значений становится причиной ускоренного износа полотна автомобильных дорог и повышает риски для участников дорожного движения.

Практика показывает, что у организаций, ведущих учёт продукции по результатам , систематически наблюдаются крупные недостачи. Результаты измерения полной массы автомобиля и нагрузок на каждую из осей, выполненные несколько раз на одних и тех же весах, могут отличаться весьма существенно. Особенно это касается транспортных средств с тремя и более осями.

Объясняется это достаточно просто. Группы осей на любом транспортном средстве конструктивно выполняются в виде трёхосных, либо двухосных тележек, которые с рамой прицепа или соединяются пневматической либо рессорной подвеской. В процессе движения распределение нагрузок по осям такого транспортного средства является величиной переменной, т.к. зависит от ряда внешних факторов:

• колебания центра масс перевозимого груза;
• рельеф дороги;
• дефекты формы каждого колеса;
• значения крутящих моментов, приложенных к колёсам;
• сила трения, возникающая в подвеске;
• режим, в котором работает пневмоподвеска и т.п.

Рассмотрим оба указанных варианта на примере последовательного (ПВ) и одновременного (ОВ) взвешивания типового трёхосного грузового автомобиля на , имеющих одну или три (во втором случае) грузоприёмных платформы. Машина имеет две задних и одну переднюю оси с рессорной подвеской.

Полная масса транспортного средства (М0) при выполнении ОВ равняется сумме, полученных в процессе измерения, осевых нагрузок (N01, N02, N03).

М0 равняется полной массе взвешиваемого автомобиля с точностью, определяемой погрешностью используемых весов, значение которой полностью соответствует полученному на для автомобилей при одновременном размещении на платформе всех 3-ёх осей.

При выполнении последовательного взвешивания в динамике измерение величин N0i выполняется последовательно.

Сумма осевых нагрузок не равна полной массе грузового автомобиля, т.е. Mn=(Nn1+Nn2+Nn3) не равно М0. Сами значения осевых нагрузок не соответствуют величинам, полученным в предыдущем измерении. Причину этого надо искать не в весах, а в элементах подвески.

Рессоры, кроме функций амортизаторов, выполняют функции направляющих элементов, которые задают курсовое положение осей полуприцепа или заднего моста. Прикреплённые к ним рычаги или реактивные тяги разгружают рессоры от горизонтально действующих сил, возникновение которых обусловлено маневрами автомобиля (торможение, разгон и т.п.). Силы трения покоя в балансире и шарнирах в совокупности с вертикальными составляющими и приводят к перераспределению нагрузок между осями, дающее разные значения при последовательных взвешиваниях.

Точно такая же картина на транспортных средствах, имеющих пневматическую подвеску.

В данном варианте нагрузки перераспределяются в зависимости от разности давлений, возникающих в пневмоподушках, моментов трения покоя в шарнирах рычагов и вертикальной составляющей сил, возникающих в амортизаторах.