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CN101832810A - 高精度计量装载机 - Google Patents

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CN101832810A CN201010183795A CN201010183795A CN101832810A CN 101832810 A CN101832810 A CN 101832810A CN 201010183795 A CN201010183795 A CN 201010183795A CN 201010183795 A CN201010183795 A CN 201010183795A CN 101832810 A CN101832810 A CN 101832810A
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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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    • E02F9/26—Indicating devices
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Abstract

本发明涉及一种能够最大限度地提高装载机计量精度的高精度计量装载机，它包括装载机和电子秤，所述装载机中的液压油缸二端分别装有压力传感器，其二个压力传感器检测的数据信号传输至位于车体上的二次仪表且用于检测装载机的承载重量；二个倾角传感器分别装在大臂中部和装载机车体上，其二个倾角传感器检测的数据信号传输至位于车体上的二次仪表且用于检测装载机大臂的升降角度、升降速度及路面坡度，二次仪表通过对上述输入数据的处理得出精准的称重数据。优点：一是解决了背景技术存在的装载机运行过程中由于路面坡度引起计量精度误差大的难题；二是安装维护极为便利，大大提高了装载机电子秤的计量精度。

Description

高精度计量装载机
技术领域
本发明涉及一种能够最大限度地提高装载机计量精度的高精度计量装载机，属装载机电子秤制造领域。
背景技术
公开号CN1749710A、名称“装载机电子称重系统及用其对装载量进行计量的方法”，该称重系统包括传感器组、自动测量控制单元、信号处理电路、计算机及处理系统、电源，所述的传感器组是举升力测量传感器组，自动测量控制单元是铲斗位置测量开关组，该举升力测量传感器组及铲斗位置测量开关组的输出端与信号处理电路的输入端相连，信号处理电路的输出端通过A/D数据转换模块及I/O口与带称量软件的嵌入式计算机相连，用上述系统对装载量进行计量的方法是通过测量装载机铲斗的举升力来测量铲斗内装物料的质量，包括：系统开机自检，输入有关信息，置零，自动称重、累计，过程中清零，重复称重等步骤，该系统及其计量方法科学、在动态环境下可取得较高称重准确度，系统操作维修方便。其不足之处：由于油缸的油压与重物重量并非单变量函数关系，而是与顶升角度、路面坡度、顶升速度有关，因此由于背景技术未考虑装载机本身由于路面状况引起的倾角变化，使得在顶升角较大时(＞70°)时，路面5°的坡度足以引起4％以上的计量误差，计量精量差。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不中之处，设计一种通过对路面状况引起的倾角变化的检测与处理，能够最大限度地提高装载机计量精度的高精度计量装载机。
设计方案：为了实现上述设计目的。将二个倾角传感器分别装在大臂中部和装载机车体上的设计，是本发明的主要技术技术特征。这样做的目的在于：由于路面坡度造成的倾角变化对计量的精度具有至关重要影响，对提高装载机秤计量精度有决定性的影响，因此本申请在大臂端部和装载机车体上分别安装一个倾角传感器，倾角传感器将其所检测到坡度数据、装载机大臂的起升角度数据和升降速度数据通过数据线传输至位于车体上的二次仪表，二次仪表将接收到装载机大臂的升降角度、升降速度及路面坡度进行数据处理，即可精确地得到装载机的准确装载重量，具体说：
图中α为装载机大臂与铅垂线间的夹角，用装在大臂上的倾角传感器5测得，β为油缸与大臂的夹角，可用角度传感器测得，也可通过装在车体上的倾角传感器6测得的倾角γ间接计算得到。
按照力矩平衡条件：mgLsinα＝FL1sinβ           (1)
其中L为大臂长度，L1为油缸支点与大臂之点距离，F为油缸顶升力。
由(1)可得重量mg＝FL1sinα/(L1sinβ)            (2)
由(2)可见，物料重量与顶升力成正比，但比例系数与α、β有关。
若装载机处于水平状态，则α与β存在固定的关系，只要装载机机械结构确定，测得α即可唯一确定β，反之也然。因此在不考虑路面坡度时测量α、β之一来确定货物重量是可行的。
但是，实际上装载机工作环境通常比较恶劣，路面有坡度是大概率事件，若路面倾角为γ，上述(1)方程仍成立，但α与β的对应关系发生了改变，在β不变时，若水平时对应α1，则倾角为γ时α将变为α1+γ，从而方程(2)可表达为：
mg＝FL1sin(α1+γ)/(L1sinβ)            (3)
由于对特定装载机，α1与β有一一对应关系，因此只要测出F及α、β、γ三者之二即可计算准确重量。
在实际中程序中为了获得良好的精度和抗震动性能，我们采用测量提升过程中一段连续的角度区间数据来获得更准确的结果。在数据处理程序中还解决了倾角传感器比较容易受到震动干扰和响应速度较慢的难题。
在实际程序中还考虑了装载机在提升重物时不同的提升速度造成不同液体流速对测量结果的影响和油温变化造成流体力学性能(主要是粘度)变化的影响。
技术方案：高精度计量装载机，它包括装载机和电子秤，所述装载机中的液压油缸二端分别装有压力传感器，其二个压力传感器检测的数据信号传输至位于驾驶室上的二次仪表用于检测装载机的承载重量；二个倾角传感器分别装在大臂端部和装载机车体上，其二个倾角传感器检测的数据信号传输至位于车体上的二次仪表且用于检测装载机大臂的升降角度、升降速度及路面坡度，二次仪表通过对上述输入数据的处理得出精准的称重数据。
本发明与背景技术相比，一是解决了背景技术存在的装载机运行过程中由于路面坡度引起计量精度误差大的难题；二是采用倾角传感器不需要传动装置，安装维护极为便利，大大提高了装载机电子秤的计量精度。
附图说明
图1是高精度计量装载机的结构示意图。
图2是计量装载机简化力分析图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1和2。高精度计量装载机，它包括装载机和电子秤，所述装载机中的液压油缸2二端分别装有压力传感器3和4，信号输出端与位于车体上的二次仪表7的信号输入端连接且用于检测装载机的承重重量；二个倾角传感器5和6分别装在大臂1端部和装载机车体上，其信号输出端与位于驾驶室上的二次仪表7的信号输入端连接且用于检测装载机大臂的升降角度、升降速度及路面坡度，二次仪表7通过对上述输入数据的处理得出精准的称重数据。
结合附图1和2，对本申请的实施作进一步地说明。
图中α为装载机大臂与铅垂线间的夹角，用装在大臂上的倾角传感器5测得，β为油缸与大臂的夹角，可用角度传感器测得，也可通过装在车体上的倾角传感器6测得的倾角γ间接计算得到。
按照力矩平衡条件：mgLsinα＝FL1sinβ           (1)
其中L为大臂长度，L1为油缸支点与大臂之点距离，F为油缸顶升力。
由(1)可得重量mg＝FL1sinα/(L1sinβ)            (2)
由(2)可见，物料重量与顶升力成正比，但比例系数与α、β有关。
若装载机处于水平状态，则α与β存在固定的关系，只要装载机机械结构确定，测得α即可唯一确定β，反之也然。因此在不考虑路面坡度时测量α、β之一来确定货物重量是可行的。
实际上装载机工作环境通常比较恶劣，路面有坡度是大概率事件，若路面倾角为γ，上述(1)方程仍成立，但α与β的对应关系发生了改变，在β不变时，若水平时对应α1，则倾角为γ时α将变为α1+γ，从而方程(2)可表达为：
mg＝FL1sin(α1+γ)/(L1sinβ)                   (3)
由于对特定装载机，α1与β有一一对应关系，因此只要测出F及α、β、γ三者之二即可计算准确重量。
在实际中程序中为了获得良好的精度和抗震动性能，我们采用测量提升过程中一段连续的角度区间数据来获得更准确的结果。在数据处理程序中还解决了倾角传感器比较容易受到震动干扰和响应速度较慢的难题。
在实际程序中还考虑了装载机在提升重物时不同的提升速度造成不同液体流速对测量结果的影响和油温变化造成流体力学性能(主要是粘度)变化的影响。
实施例2：在实施例1的基础上，所述倾角传感器5和6中的之一可以换成角度传感器，也能取得同样效果，但二次仪表运算程序应参照方程(3)相应调整。
实施例3：在实施例1的基础上，所述倾角传感器5和6之一可以安装在顶升油缸上，这时二次仪表运算程序应参照方程(3)相应调整。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高精度计量装载机，它包括装载机和电子秤，其特征是：所述装载机中的液压油缸(2)二端上分别装有压力传感器(3)和(4)，其二个压力传感器(3)和(4)检测的数据信号传输至位于车体上的二次仪表(7)用于检测装载机的承载重量；二个倾角传感器(5)和(6)分别装在大臂(1)端部和装载机车体上，其二个倾角传感器(5)和(6)检测的数据信号传输至位于车体上的二次仪表(7)且用于检测装载机大臂的升降角度、升降速度及路面坡度，二次仪表(7)通过对上述输入数据的处理得出精准的秤重数据。
2.根据权利要求1所述的高精度计量装载机，其特征是：所述倾角传感器(5)和(6)中的之一可以换成角度传感器。
3.根据权利要求1所述的高精度计量装载机，其特征是：所述倾角传感器(5)和(6)之一可以安装在顶升油缸上。
4.根据权利要求1所述的高精度计量装载机，其特征是：所述装载机的计量公式为：按照力矩平衡条件：mgLsinα＝FL1sinβ       (1)
装载机秤重重量mg＝FL1sinα/(L1sinβ)                 (2)
其中：L为大臂长度，L1为油缸支点与大臂之点距离，F为油缸顶升力，α为装载机大臂与铅垂线间的夹角，用装在大臂上的倾角传感器(5)测得，β为油缸与大臂的夹角，可用角度传感器测得，也可通过装在车体上的倾角传感器(6)测得的倾角γ间接计算得到；
若路面倾角为γ，上述(1)方程仍成立，但α与β的对应关系发生了改变，在β不变时，若水平时对应α1，则倾角为γ时α将变为α1+γ，从而方程(2)可表达为：mg＝FL1sin(α1+γ)/(L1sin β)           (3)。
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