Бортовая система взвешивания для самосвала
Поэтому технический прогресс привел к изобретению бортовых систем взвешивания. Да, обеспечить высокую точность таких весов значительно сложнее, ведь автомобиль – это подвижное средство. Не получается измерять каждый раз в одинаковых условиях, но, тем не менее, такие системы при низкой стоимости обеспечивают приемлемое качество измерения, а водитель, наконец-то может, стоя в сторонке, не курить нервно, а управлять процессом погрузки по показаниям в смартфоне или на дисплее.
Для самосвальной техники известно 3 принципиальных решения для статического взвешивания с помощью весов, установленных непосредственно на автомобиле:
1. По деформации элементов автомобиля (мостов, рессор)
2. По изменению расстояния между рамой и мостом (проседанию автомобиля)
3. Непосредственное измерение веса рамы, кузова и груза в нем, путем установки весовых ячеек (англ. Load cell) под раму.
Рассмотрим все варианты
Установка весовых датчиков под кузов
Такой способ является наиболее точным, погрешность измерения составляет не более 1% при условии остановки автомобиля на горизонтальной поверхности. Однако, имеют место существенные недостатки такой конструкции:
1. Очень высокая сложность установки и необходимость внесения изменений в конструкцию крепежных элементов рамы и надрамника
2. Высокая ответственность и возможность разрушения элементов крепления и датчиков в процессе перевозок. Для внесения таких изменений требуется наличие квалифицированных инженеров-конструкторов для расчета прочности и, по-хорошему, такие изменения должны быть внесены изготовителем самосвальной установки.
3. Высокая стоимость как самой системы, так и соответствующих изменений (от 300 000 рублей за 1 комплект)
4. Невозможность измерения осевых нагрузок
В литературе и патентах можно обнаружить различные вариации этого метода с установкой тензодатчиков в ось опрокидывания кузова, под рессоры, а так же измерения давления в гидроцилиндре подъема кузова. Да, это точные методы измерения, но все они имеют те же недостатки.
Установка датчиков положения
Второй способ лишен указанных недостатков. Стоимость решения не высока (30-60 тысяч рублей) на один автомобиль), монтаж значительно проще. Однако, здесь появляются свои недостатки:
1. Низкий ресурс из-за наличия механически подвижных частей
2. Значительно более высокая погрешность – до 15%, вызванная тем, что между листами рессоры присутствует большое трение и при одной и той же нагрузке прогиб рессоры будет различным.
3. Необходимость регулярной перекалибровки из-за усталости рессор.
4. Невозможность измерения на шахтных самосвалах, в которых отсутствует упругий элемент подвески и соответственно проседание автомобиля.
Установка датчиков деформации
А вот первый способ при низкой стоимости (50-70 тысяч рублей) и простоте установки имеет довольно невысокую погрешность (1-3%) и куда более высокую надежность и ресурс. Для сравнения этот метод необходимо разделить на 2 вида: по деформации рессор и по деформации мостов. В первом случае датчик приклеивается к рессоре и соответственно в зависимости от прогиба измеряет нагрузку на ось. Во втором случае датчик деформации либо приклеивается, либо приваривается к мостам.
Для первого вида с наклеиванием датчиков на рессоры выявлена проблема высокой погрешности измерения при установке на отечественных и китайских самосвалах ввиду того, что на них применяются традиционные многолистовые рессоры, соответственно, проявляется та же причина, что и при способе измерения по расстоянию. А вот на современных европейских самосвалах система вполне работоспособна и надежна при соблюдении условий установки.
Наиболее оптимальным и универсальным способом оказалось измерение нагрузок на оси и веса груза по деформации мостов и осей. Это решение подходит для всех видов техники, при этом датчик не имеет подвижных частей, а измерение производится по его растяжению/сжатию под нагрузкой. Опять же небольшой размер и универсальность позволяют устанавливать его в удобное место сверху и снизу мостов. Главное, соблюдать технологию монтажа. Фактическая погрешность измерения составляет 0,5-2,5%.
Оценив весь зарубежный и отечественный опыт за последние десятилетия, мы пришли к выводу о применении в своих разработках именно второго метода измерения по деформации мостов. За полтора года установки и эксплуатации нашей системы мы столкнулись только с одним случаем, где не смогли обеспечить заявляемую погрешность. На трехосном автомобиле МАЗ с рессорной подвеской, который перевозил металлолом, погрешность составила 7%. Причина оказалась в большой изношенности подвески (реактивных штанг и осей балансиров), мосты гуляли влево и вправо до 12 см. при поворотах.
А в целом система оказалась точной и надежной.
Как выбрать датчики нагрузки на ось для грузовика с рессорной подвеской
Для транспортной техники с рессорной подвеской известно 3 принципиальных решения для статического взвешивания и определения нагрузок на оси с помощью весов, установленных непосредственно на автомобиле:
Последний способ является наиболее точным, погрешность измерения составляет не более 1% при условии остановки автомобиля на горизонтальной поверхности. Однако, имеют место существенные недостатки такой конструкции:
В литературе и патентах можно обнаружить различные вариации этого метода с установкой тензодатчиков в ось опрокидывания кузова, под рессоры, а так же измерения давления в гидроцилиндре подъема кузова. Да, это точные методы измерения, но все они имеют те же недостатки.
Второй способ лишен указанных недостатков. Стоимость решения не высока (30-40 тысяч рублей на один автомобиль), монтаж значительно проще. Однако, здесь появляются свои недостатки:
А вот первый способ при низкой стоимости и простоте установки имеет довольно невысокую погрешность (1-3%) и куда более высокую надежность и ресурс. Для сравнения этот метод необходимо разделить на 2 вида: по деформации рессор и по деформации мостов. В первом случае датчик приклеивается к рессоре и соответственно в зависимости от прогиба измеряет нагрузку на ось. Во втором случае датчик деформации либо приклеивается, либо приваривается к мостам.
Для первого вида с наклеиванием датчиков на рессоры выявлена проблема высокой погрешности измерения при установке на отечественных и китайских самосвалах ввиду того, что на них применяются традиционные многолистовые рессоры, соответственно, проявляется та же причина, что и при способе измерения по расстоянию. А вот на современных европейских самосвалах система вполне работоспособна и надежна при соблюдении условий установки.
Наиболее оптимальным и универсальным способом оказалось измерение нагрузок на оси и веса груза по деформации мостов и осей. Это решение подходит для всех видов техники, при этом датчик не имеет подвижных частей, а измерение производится по его растяжению/сжатию под нагрузкой. Опять же небольшой размер и универсальность позволяют устанавливать его в удобное место сверху и снизу мостов. Главное, соблюдать технологию монтажа. Фактическая погрешность измерения составляет 0,5-2,5%.
Оценив весь зарубежный и отечественный опыт за последние десятилетия, мы пришли к выводу о применении в своих разработках именно первого метода измерения по деформации мостов. За полтора года установки и эксплуатации нашей системы мы столкнулись только с одним случаем, где не смогли обеспечить заявляемую погрешность. На трехосном автомобиле МАЗ с рессорной подвеской, который перевозил металлолом, погрешность составила 7%. Причина оказалась в большой изношенности подвески (реактивных штанг и осей балансиров), мосты гуляли влево и вправо до 12 см. при поворотах.
А в целом система оказалась точной и надежной.
Беспроводной датчик нагрузки на оси
для механической подвески
Беспроводной датчик нагрузки на оси GNOM DP S7 применяется в системах транспортной телематики (мониторинга транспорта) для контроля нагрузки на оси, определения массы груза и предотвращения превышения осевой нагрузки у автомобилей с рессорной подвеской.
Преимущества беспроводного датчика нагрузки на оси GNOM DP S7:
Решаемые задачи
Датчик определяет вертикальное перемещения рамы относительно оси транспортного средства при размещении груза в кузове (тенте). Датчик GNOM DP S7 устанавливается на заднюю ось или заднюю тележку тягача или полуприцепа. Передача данных по Bluetooth Low Energy позволяет контролировать осевую нагрузку транспортного средства как через систему онлайн мониторинга транспорта, так и прямо на борту — с помощью смартфона, планшета либо кабинного дисплея с Bluetooth 4.X
Контроль нагрузки на оси в системе транспортной телематики
Датчик нагрузки на ось (датчик перемещения) GNOM DP S7 передает сигнал по Blueotooth используя режим «advertising» («вещание», BLE-радио) одновременно на несколько устройств — телематический шлюз, Android-смартфоны, Android-планшеты и др. Эта функция позволяет сразу нескольким пользователям контролировать осевую нагрузку грузовика:
Совместимость беспроводного датчика нагрузки на оси с GPS/ГЛОНАСС-терминалами
Как и другие датчики работающие по Технологии S7 (беспроводной датчик уровня топлива DUT-E S7 и беспроводной расходомер топлива DFM S7), датчик осевой нагрузки GNOM DDE S7 не хранит во внутренней памяти настройки. Профиль настройки (тарировочная таблица и фильтр) сохраняется в памяти Приемника — терминала мониторинга транспорта и/или смартфона.
Бортовые системы взвешивания – особенности установки и интеграции
Системы бортового взвешивания (далее – Системы) являются одной из самых востребованных функций системы спутникового мониторинга транспорта, но с другой стороны, одной из самых сложных в реализации.
Хотим этой статьей ответить на самые популярные вопросы, возникающие при выборе конфигурации Системы, ее установке и внедрении.
Системы можно разделить на 2 вида :
Какие датчики нагрузки на ось выбрать?
Тип датчиков нагрузки определяется типом подвески автомобиля и прицепа.
Оси автомобиля, которые имеют пневматическое подрессоривание с помощью пневмоэлементов целесообразно контролировать с помощью установки датчиков давления Eurosens DPS. Этот метод дает неплохую точность, а установка датчиков не требует больших усилий.
Для рессорной подвески либо транспортных средств без системы подрессоривания (спецтехника, сельскохозяйственные прицепы и др.) рекомендуем использовать датчики нагрузки на ось Eurosens DSS, использующие тензометрическую пластину. Они обеспечивают достаточно высокую точность измерения (обычно погрешность не превышает 2% от максимальной осевой нагрузки). Но погрешность зависит от места установки и величины деформации силового элемента, на котором датчик закреплен. Основным преимуществом датчиков данного типа является их независимость от состояния рессоры, так как они монтируются на неподрессоренной части (мост, ось). Датчики Eurosens DSS не бывают с аналоговым выходом – только цифровые интерфейсы RS485 или CAN.
Для рессорной подвески можно также использовать датчики перемещения Eurosens DDS. С помощью монтажного комплекта эти датчики устанавливаются таким образом, чтобы измерять величину прогиба подвески, которая зависит от осевой нагрузки.
Эти датчики можно рекомендовать в том случае, если техника эксплуатируется на хороших дорогах, и относительной погрешности определения осевой нагрузки в 10% (от максимальной) будет достаточно. Недостатком также является зависимость калибровки датчика от состояния рессоры. Замена рессоры в большинстве случаев потребует перекалибровки датчика. Также на результатах датчика плохо сказывается гистерезис рессоры – после разгрузки машина с рессорной подвеской не приходит в исходное состояние сразу, а обычно это происходит в процессе движения.
Из достоинств датчика – невысокая стоимость.
Сколько датчиков выбрать
Один из самых важных вопросов при разработке проекта Системы – выбрать необходимое число датчиков. Сразу можно сказать, что в одной Системе можно сочетать любые типы датчиков Eurosens, описанные выше. Но все датчики должны иметь общий интерфейс (RS485 или CAN).
Четыре условных оси
2. Определяем минимальное количество датчиков с расчетом, что на каждую условную ось необходимо поставить как минимум один датчик.
Исключение составляет конфигурация “тягач + полуприцеп”, где не ставится датчик на переднюю ось. В этом случае нагрузка на переднюю ось определяется исходя из нагрузки на заднюю ось тягача, положения седельно-сцепного устройства и расстояния между передней и задней осями тягача.
Так, для конфигурации трехосного тягача и двухосного полуприцепа минимальное количество датчиков необходимых для установки составляет 2 шт. Для двухосного грузовика с трехосным прицепом минимальное количество датчиков для установки составляет 4 шт. Для трехосного грузовика можно ограничиться двумя датчиками.
Минимальное кол-во датчиков в системе взвешивания и контроля нагрузки на ось накладывает ряд ограничений, связанных с эксплуатацией системы. Прежде всего, сказывается ассиметрия загрузки по левому и правому борту. Если датчик (DDS или DSS) на оси смещен в левую либо правую сторону от центральной оси симметрии, то смещение груза к левому или правому борту будет изменять значение осевой нагрузки. Поэтому необходимо обращать внимание на тип груза – если он постоянно размещается неравномерно, то нам нужно установить два датчика – по левому и правому борту для подсчета среднего значения. Либо искать возможность для установки датчика посередине моста (обычно это невозможно для ведущих мостов при установке DSS из-за расположения картера моста). Исключение составляют задние оси тягача, здесь, ставить датчики с каждой стороны не требуется, так как седельно-сцепное устройство расположено и передает нагрузку ровно по средней оси.
На каждую подъемную ось необходимо установить как минимум один датчик, так как состояние подъемного моста непосредственно влияет на все остальные.
3. Число датчиков для пневмоподвески определяется по иным принципам.
Если контур пневмосистемы соединяет несколько пневмоэлементов (баллонов), то очевидно, что давление в них одинаково. Таким образом, число датчиков Eurosens DPS определяется числом раздельных контуров пневмоподвески.
Существуют одно-, двух- и трехконтурные пневмоподвески. Одноконтурная подвеска, например, применяется на задних мостах грузового автомобиля с автоматической регулировкой уровня пола после загрузки. При этом подкачка происходит всех пневмоэлементов одновременно. Двухконтурная схема отличается тем, что можно отдельно регулировать уровень по левому и правому борту для выравнивания при неравномерной загрузке. Трехконтурная схема дополняется регулированием уровня по передней оси.
4. Примеры
Оптимальный вариант количества датчиков на конфигурацию трехосного тягача с трехосным полуприцепом, в котором одна ось подъемная – 5 шт.
Комбинация трехосного тягача, имеющего одну подъемную ось и двухосного полуприцепа с одной подъемной осью требует 6 датчиков.
Двухосный тягач и трехосный полуприцеп потребуют трех датчиков.
Трехосный грузовик без подъемной оси – 4 датчика.
Расстановка и количество датчиков на прицепе выбираются аналогично. На двухосный прицеп потребуется 4 датчика.
Установка датчиков нагрузки на ось, Контроль перегруза
Контроль перегруза автомобиля. (Датчики нагрузки на ось)
Развитие рынка перевозок в Российской Федерации влечет за собой увеличение количества грузовых автомобилей. В условиях колоссальной конкуренции автотранспортные предприятия вынуждены снижать цены на тарифы, а для возмещения затрат – увеличивать нагрузку на каждый автомобиля и автопарк в целом, путем перегрузки автомобиля.
В желании погрузить как можно больший объем груза за рейс, случаются превышения полной массы автомобиля и осевых нагрузок на транспорте и, как результат – износ дорожного покрытия. Для борьбы с нарушениями в странах евросоюза введен весовой контроль и строгие административные меры. К примеру, в России административное наказание за перегруз достигает 450 000 рублей. Ниже приведена таблица административных наказаний за перегруз автомобиля.
Автомобиль часто перевозит меньше груза, чем его грузоподъёмность, при этом нагрузки на ось при этом превышены. Причиной является неравномерное распределение груза в кузове автомобиля. Кроме автотранспортных компаний, большегрузные автомобили используются предприятиями для перемещения грузов между складами, или доставки их в точки розничных продаж, в магазины и т.д. В интересах организаций – учет загруженной продукции, целесообразного использование автотранспорта с целью экономии топлива, а также борьба с «левыми» рейсами.
Как определить, что машина загружена без нарушений, правильно измерить и распределить нагрузку на оси, не получить штраф, и равномерно распределить груз? Для решения этих задач является система контроля нагрузки на ось, позволяющая получать информацию об нагрузке на каждой оси автомобиля и весе груза на борту.
Как работает система?
В основе измерений нагрузки на ось лежит датчик нагрузки на ось, размещаемый в подвески автомобиля, датчик нагрузки разделяются на датчики для: пневмо подвески и рессорной подвески, которые монтируются непосредственно в подвеску автомобиля. Далее датчики нагрузки на ость подключаются к компьютеру который выводит показания осевых нагрузок на экран. Датчики отслеживают воздействие груза на подвеску автомобиля и передают на весовой компьютер все необходимые данные с точностью измерений до 95 %: нагрузку на каждую ось (от 2 до 6 осей), чистый вес груза, общую массу автомобиля. Эти данные применимы в учете отгружаемой продукции, а также позволяют контролировать грузоотправителя на предмет соответствия документов о грузе, веса груза реальному весу. Весовой компьютер отображает нагрузку на каждую ось машины. (Для точности показаний каждый датчик установленный на ось проходит тарировку весом)
Штрафы за перегруз транспортного средства согласно статье 12.21.1 КоАП РФ
Лицо совершившее право нарушение.
ПРЕВЫШЕНИЕ МАССЫ АВТОМОБИЛЯ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
СВЫШЕ ДОПУСТИМОЙ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
(без наличия специального разрешения)
НАД ЗНАЧЕНИЕМ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ,
УКАЗАННЫМ В РАЗРЕШЕНИИ
(при наличии специального разрешения)