查玉娟，吴惠芳，周海军，李锦利
梅特勒-托利多（常州）测量技术有限公司
[摘要] 一直以来，汽车衡的关键指标之一是最大秤量，但最大秤量对于汽车衡承载台的结构设计并无真正的实际意义，因为它无法明确车辆是以怎样的方式对承载台面施加载荷。当车辆行驶在承载台上时，车辆质量因重力产生的载荷是通过各个轮轴分配后作用在承载台上的。对轮轴载荷（简称轴载，包括单轴和轴组）进行分析，将其作为汽车衡承载台的力学模型中的重要信息，可以直观地对承载台进行强度和刚性的计算、校核。
[关键词] 汽车衡，最大秤量，轴载
1.引言
梅特勒-托利多新推出的汽车衡产品，为满足不同客户的个性化使用需求，设置了丰富的可选配参数，客户可以针对其使用工况合理选择配置。其中，很重要的一个参数就是轴载，轴载的大小决定了汽车衡产品的承载台结构的承载能力，也直接关系到产品的使用质量和寿命。
2.汽车衡称量能力的关键指标之轴载的引入
在汽车衡应用领域，最大秤量是最关键的参数指标之一，这决定了汽车衡的称量范围的上限。因此，客户在产品选型时，往往将此作为首选的的基本参数，而制造商也将此作为制定售价的参数依据之一（另一个关键参数就是汽车衡尺寸）。
事实上，决定汽车衡称量能力的要素，除了最大秤量，还有另一个真正重要的指标：允许轴载。什么是轴载？轴载是指车辆在静止状态下，由于重力作用，车辆总质量产生的通过各轴或轴组施加到支承平面的垂直载荷，所有轴或轴组载荷的总和为车辆总载荷，最大轴载是指车辆的其中某个单轴或轴组的最大载荷。汽车衡的允许轴载是指可以承受的通过车辆的最大轴载。允许轴载对汽车衡承载台的设计和使用至关重要，其实际意义
上己经超过最大秤量。为描述方便，下文均以简称“轴载”来替代允许轴载。
为了对此观点进一步阐明，请看以下例子。
两台相同的最大秤量为60t的汽车衡，承载台面尺寸为3.4m(宽）x18m(长），均为三节台面组成，共有8个传感器支承。正常使用情况下的过衡车辆质量均为50t左右，差异在于：其中一种常用过车为自卸车，另一种为普通拖挂车。哪台汽车衡的使用工况更恶劣呢？
由于汽车衡承载台面不可能制作得很长来容纳整个车辆长度，必须拆分成多个台面，每个台面长度一般
不超过7m，因此，车辆轮轴就分布到不同的承载台面上了。如图一所示，在某个瞬间，单节承载台面承受的最大载荷就是汽车的最大轴载质量产生的，而不是由汽车总质量产生。自卸车最大轴载40t，拖挂车的最大轴载为30t。在整个行驶过程中，车轮轴是移动的，因此汽车衡各个承载台面均会受到来自最大轴载产生的载荷的作用。显然，前者的汽车衡使用工况较为恶劣。
图一车辆总质量的分配
从以上简单的力学分析看，车辆总质量其实掩盖了汽车衡台面承载状况的真实面貌，最大秤量对于汽车衡的实际承载强度而言并不直接相干，因为这并没有提及载荷是如何施加在汽车衡上的。但是，如果将汽车总质量分解到每个轴或轴组上，台面的承载受力模型就变得非常明确，其强度、刚性等力学计算就比较直观。因此，需要将最大秤量转化成对应的轴载参数指标。
3.“集中载荷承受能力”（CLC)的定义
“集中载荷承受能力”（Concentrated Load Capacity)(简称CLC)是美国国家标准及技术研宄院（NIST)和美国国家型式评估程序（NTEP)所要求的一个规范指标。美国国家标准及技术研宄院的“NIST Handboo k44”（第44号手册）中对此规范指标有概述，它适用于美国和其它承认该规范要求的地区，由衡器生产厂家自行定义，并且在产品的
使用和测试中均用到此概念。
对于公路上行驶车辆的质量限制，通常表示为一个双联轴（两个紧挨着的轴，其位置固定在一个大约为2.5mx1.2m的面积内，双联轴间距1.2m)的最大允许质量。集中载荷承受能力（CLC)也作为厂家设计的汽车衡所能承受的双联轴的最大质量。
由于实际车型不仅仅只有双联轴，多联轴与双联轴有个大致的换算关系，目的是计算和测试变得简化。如果是间距为3.6m的三联轴，则可承受等效成1.324倍双联轴CLC 的作用。也就是说，3.6m间距的三联轴的质量对汽车衡台面产生的作用，等效于1.324倍1.2m间距的双联轴的作用。例如，如承载台面的设计指标为双联轴CLC值为40t，则也可承受三联轴CLC值53t(40*1.324-53)。
当然，对于不同间距的多联轴，需要根据具体的承载台面尺寸详细换算才更科学，不能一概而论。
下图二为双联轴、三联轴间距示例：
图二车辆双联轴和三联轴间距示例
4.中国境内的轴载标准
在我们国家，在桥梁道路及其它构造物设计方面，也将车辆轴载作为设计指标的依据，见《公路工程技术标准JTGB01-2014》。那么，轴载究竟如何取值呢？这就需要了解相关的法规要求。
为加强对超限运输车辆行驶公路的管理，维护公路完好，保障公路安全畅通，根据《中华人民共和国公路法》及有关法规，二〇〇〇年二月十三日，国家交通部颁布了2000年第2号令（简称2号令），其中，关于超限运输车辆的界定，除长、宽、高以及总质量之外，对于车辆轴载做出了明确的范围规定，任意一条超过以下规定轴载的均纳入超限车辆范围，具体见表一。
表一 2号令规定的公路运输轴载限值
表二是七部委在全国开展车辆超限超载治理工作期间颁布的“超限超载车辆认定标准图解”，其关注点在于整车载重限制。对于不同车型，按自然轴计数（此处的轴仅指单轴，而非轴组），将表一中的轴组值相加并与表二比较，发现七部委关于总质量超限的界定略微宽泛些，简单理解为单根轴限值10t。不同的省份在道路车辆超限管理方面可能稍有不同，但均以此两种法规作为依据。
表二超限超载车辆认定标准图解
汽车构造图解
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