專利名稱：具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種裝載機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是一種設(shè)有(智能)動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，可用于鐵路運(yùn)輸部門或其他建設(shè)工地對散堆貨物所需的裝車計(jì)量、避免超載以實(shí)現(xiàn)行車安全，或需要計(jì)量的其他領(lǐng)域。
鐵路貨車行車安全和其他建設(shè)工地的貨運(yùn)汽車行車安全是保證安全生產(chǎn)的前提，但目前鐵路部門或其他運(yùn)輸部門或建設(shè)工地所用的裝載機(jī)一般不具備自動(dòng)測重功能，往往造成裝車超重超載，無法保證行車安全。如為了防止裝車超重，目前鐵路貨運(yùn)列車在裝載散堆貨物時(shí)，是采用在每節(jié)車皮內(nèi)劃線的容積法并再加以測試貨物比重的辦法來確定所裝貨物重量，這種不理想的作業(yè)程序繁瑣，盲目性大、誤差大，無法確定已裝貨物重量，造成超載現(xiàn)象嚴(yán)重，行車安全無法保證，不安全隱患嚴(yán)重存在，因此導(dǎo)致事故屢有發(fā)生。為了克服超載現(xiàn)象的發(fā)生，人們試圖研制開發(fā)出可自行測重的裝載機(jī)設(shè)備，但裝載機(jī)的鏟斗在液壓提升缸活塞油壓力及鏟斗動(dòng)臂(提升臂)的作用下，其提升裝卸過程為一動(dòng)態(tài)過程，并伴隨有杠桿工作原理等復(fù)雜因素的影響(如會(huì)造成動(dòng)臂的受力承重程度不一致)，而不能正確反映并測出鏟斗內(nèi)貨物的實(shí)際重量，固此如何在裝載機(jī)的正確位置安裝測重用傳感器件使得既不影響裝載機(jī)結(jié)構(gòu)，保持其原有的強(qiáng)度和剛度，也不影響原提升缸內(nèi)油壓提升力(起升力)，且能有效解決貨物在鏟斗內(nèi)稱重的準(zhǔn)確性，并非是一件輕而易舉之事。
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，使得能在不影響裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)，保持其原有的強(qiáng)度和剛度，也不影響原提升缸內(nèi)起升(提升)油壓的基礎(chǔ)上，能確定在裝載機(jī)的某合理位置(部位)安裝測重用傳感器，便于保證作業(yè)人員在動(dòng)臂鏟斗提升過程中對鏟斗內(nèi)貨物進(jìn)行直接測重，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)動(dòng)態(tài)測重，同時(shí)能較準(zhǔn)確測重。
本實(shí)用新型是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它仍由機(jī)身(機(jī)架)、駕駛操縱室、動(dòng)力裝置、承重輪、液壓提升缸、鏟斗及提升臂(即動(dòng)臂)等構(gòu)成，其特征是在機(jī)身左右兩側(cè)的液壓提升缸上各裝有一個(gè)壓力傳感器，還在鏟斗動(dòng)臂上和相對動(dòng)臂呈靜態(tài)的銷軸處設(shè)有(水平高度)位置傳感器，該位置傳感器是由固定嵌裝在動(dòng)臂上的磁片3和二個(gè)開關(guān)型霍爾元件傳感器所組成(其中的二個(gè)開關(guān)型霍爾元件傳感器可分別形成或構(gòu)成一個(gè)上位置傳感器和一個(gè)下位置傳感器)。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案的設(shè)計(jì)思路是由于裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，貨物裝載重量是通過鏟斗的提升來實(shí)現(xiàn)的，鏟斗提升依靠液壓系統(tǒng)中的提升缸驅(qū)動(dòng)提升臂動(dòng)作，從而完成裝載工作，故本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)時(shí)只要能找出裝載機(jī)某適當(dāng)位置并安裝設(shè)置測重用傳感器，就能方便實(shí)現(xiàn)利用通常由電腦(單片微機(jī))自動(dòng)處理傳感信號(hào)的現(xiàn)有技術(shù)對裝載貨物進(jìn)行測重，即對傳感器輸出的信號(hào)作數(shù)據(jù)處理、顯示等動(dòng)態(tài)測重。鑒于以上思路，我們還根據(jù)裝載機(jī)其提升缸內(nèi)液壓與鏟斗中的貨物重量存在一定的函數(shù)關(guān)系，又由于在裝載機(jī)液壓工作系統(tǒng)中，液壓油由油泵經(jīng)過分配閥到提升缸，中間通過高壓油管聯(lián)接，提升缸內(nèi)液壓是計(jì)算提升力的一個(gè)參數(shù)，提升缸直接與動(dòng)臂連接帶動(dòng)鏟斗升降，是裝載機(jī)液壓工作的主體，因此，選擇了采用壓力傳感器(即壓阻式傳感器)安裝在機(jī)身兩側(cè)的液壓提升缸上(即裝在提升缸液壓油的進(jìn)口處，同液壓分配器專用接口聯(lián)接)，這個(gè)位置也便于安裝。此外，還應(yīng)考慮要在與鏟斗連接并直接支撐鏟斗和承受鏟斗內(nèi)貨物重量的動(dòng)臂上的適當(dāng)位置安裝(水平高度)位置傳感器(采用二個(gè)開關(guān)型霍爾元件組成)，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測重是必不可少的條件之一，這是因?yàn)閯?dòng)臂(提升臂)在工作中因液壓提升缸力的作用點(diǎn)在變化，提升缸內(nèi)壓力與動(dòng)臂(提升臂)受力重量是一條變化的曲線，為了保證動(dòng)臂在一個(gè)壓力相對穩(wěn)定的水平區(qū)域范圍內(nèi)采樣，并將所采到的壓力信號(hào)送到顯示儀表中去，所以水平高度位置傳感器必須安裝在某一適當(dāng)位置，選擇的這個(gè)水平位置附近的壓力曲線應(yīng)近似一條直線，因此，我們選擇了將位置傳感器安裝于鏟斗的動(dòng)臂和相對動(dòng)臂(呈)靜態(tài)的銷軸處(動(dòng)臂與支座之間采用銷軸連接)，該位置傳感器可以是由固定嵌裝在動(dòng)臂上的磁片3和由二個(gè)開關(guān)型霍爾元件傳感器(它們與磁片之間保持有一定的距離，并分別組成一個(gè)上位置傳感器和一個(gè)下位置傳感器)所構(gòu)成。
本實(shí)用新型的工作原理是將磁片固定在動(dòng)臂上，并使磁片同位置傳感器處一相對位置上，即使兩者之間(指磁片和二個(gè)霍爾元件之間)有一定距離并在作相對運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生有一個(gè)帶弧度的位移，從而使其形成一組開關(guān)量信號(hào)，保證了鏟斗在這一區(qū)間進(jìn)行采樣時(shí)，可防止由于杠桿原理造成的重量不一致性(重量偏差)。本實(shí)用新型可利用通常的微電腦數(shù)據(jù)處理顯示等技術(shù)對上述的壓力傳感器和位置傳感器輸出的感應(yīng)信號(hào)，分別經(jīng)有關(guān)的控制電路、數(shù)字濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)態(tài)電路、輸出放大電路等輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)自動(dòng)測重、自動(dòng)累加，限載提示等處理，顯示儀表直接反映鏟斗中載荷量大小和車輛裝車?yán)奂恿?，并可根?jù)所設(shè)定的參數(shù)，反映作業(yè)情況，其具體的測重工作過程如下(見圖5的電路框圖)顯示儀表在接收到位置傳感器的開關(guān)量信號(hào)后，開始對壓力傳感器進(jìn)行采樣。采樣時(shí)間由上、下位置傳感器的間距和動(dòng)臂提升過程中的速度而定。當(dāng)動(dòng)臂上的磁片迂到下位置傳感器時(shí)開始進(jìn)行采樣，測重發(fā)光管閃爍。采樣時(shí)間可在顯示儀表中應(yīng)用鍵盤操作觀察，對采到的信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，然后送到CPU計(jì)算機(jī)中按設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型和程序進(jìn)行處理。經(jīng)過這一系列處理后通過譯碼電路送到超亮度LED八段數(shù)碼顯示測重，累加結(jié)果，顯示儀表中還設(shè)置有各種工作狀態(tài)的功能如車輛允許裝載重量，單斗超載報(bào)警量，時(shí)間狀態(tài)功能如年、月、日和貨號(hào)、車號(hào)、工號(hào)的設(shè)定等。顯示儀表具有標(biāo)準(zhǔn)的串行、并行接口，能與上位計(jì)算機(jī)連接，將在現(xiàn)場取得的信號(hào)送到計(jì)算機(jī)中，因?yàn)閮x表有文件保存功能，儀表配有微型打印機(jī)，能直接將每斗和每輛貨車裝載重量打印。綜上所述，在上述測重過程中，由于本實(shí)用新型采用兩個(gè)壓力傳感器(通過液壓分配器)安裝在左、右二個(gè)提升缸進(jìn)油口上，使之在線性范圍內(nèi)受力，有效解決貨物在鏟斗內(nèi)稱重的準(zhǔn)確性問題，而采用霍爾元件作水平高度位置傳感器，使之具有較高精度和穩(wěn)定性(其誤差±1％)，且不影響裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)，不影響原提升缸內(nèi)起升油壓，保持其原有的強(qiáng)度和剛度?？稍谌魏蔚孛婕皭毫迎h(huán)境中測重，并能在運(yùn)動(dòng)中測重，即動(dòng)態(tài)測重，不妨礙原作業(yè)程序，不需要再劃線和測比重，能確保每節(jié)(輛)車不超重和確保行車安全。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型具體結(jié)構(gòu)原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型裝載機(jī)的一種整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是水平高度位置傳感器在動(dòng)臂和銷軸上安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的側(cè)視圖(左視圖)。
圖4是液壓分配器零件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的俯視圖。
圖6是本裝載機(jī)上動(dòng)態(tài)測重裝置的電氣系統(tǒng)示意圖。
其中1-鏟斗，2-動(dòng)臂(即提升臂)，3-磁片，4-“T”形支架，5-水平高度位置傳感器(由開關(guān)型霍爾元件組成)，6-動(dòng)臂銷軸，7-動(dòng)臂支座，8-液壓提升缸(亦稱動(dòng)臂油缸)，9-壓力傳感器(亦稱壓阻傳感器)，10-液壓分配器，11-液壓提升缸進(jìn)油口，12-承重輪。13-機(jī)身(車體)，14-駕駛操縱室，15-帶CPU顯示儀表(顯示器)，16-直接設(shè)置在支座上的(水平)位置傳感器，17-直接設(shè)置在銷軸上的(水平)位置傳感器，18-電源，19-打印機(jī)。
參照附圖可知，本實(shí)用新型有具體設(shè)計(jì)時(shí)還具有以下技術(shù)特征。
一、所述的壓力傳感器9(雙壓阻傳感器)是先安裝在左右兩個(gè)各自的液壓分配器10上，又通過液壓分配器分別安裝在裝載機(jī)的左右二個(gè)液壓提升缸的進(jìn)油口11處。這里所設(shè)置的液壓分配器既不改變原液壓系統(tǒng)部件的強(qiáng)度和剛度，也不影響液壓提升缸的壓力，由于液壓分配器既能同提升缸進(jìn)油口聯(lián)接，又能聯(lián)接壓力傳感器，使壓力傳感器受到的壓力同提升缸內(nèi)的壓力相同，可真實(shí)反映提升力。
二、所述的構(gòu)成水平高度位置傳感器的二個(gè)霍爾元件可以裝在一個(gè)“T”形支架4的兩端，并通過“T”形支架安裝在動(dòng)臂2的銷軸(6)上，安裝后的二個(gè)霍爾元件與固定嵌裝在動(dòng)臂上的磁片之間處于一種相對位置即讓兩者之間形成有一定的間隔距離，并在作相對運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生有一個(gè)弧形位移(指磁片隨動(dòng)臂提升動(dòng)作時(shí)所產(chǎn)生的帶弧度的位移)，從而形成并輸出一組可方便用于測量的開關(guān)量信號(hào)。
三、所述的構(gòu)成水平高度位置傳感器5的二個(gè)霍爾元件也可以直接設(shè)置安裝在銷軸6上或相對靜態(tài)的動(dòng)臂支座7上(或支座附近相對靜態(tài)的機(jī)身車體上)。
權(quán)利要求1.一種具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，它包括機(jī)身(13)，駕駛操縱室(14)，動(dòng)力裝置(20)，承重輪(12)，液壓提升缸(8)，鏟斗(11)，動(dòng)臂(2)構(gòu)成，其特征是在機(jī)身兩側(cè)的液壓提升缸上各裝有一個(gè)壓力傳感器(9)，還在鏟斗動(dòng)臂(2)上和動(dòng)臂銷軸處設(shè)有水平高度位置傳感器(5)，該位置傳感器是由固定嵌裝在動(dòng)臂上的磁片(3)和由二個(gè)開關(guān)型霍爾元件傳感器分別組成一個(gè)上位置傳感器和一個(gè)下位置傳感器所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，其特征是所述的壓力傳感器(9)是先安裝在左右兩個(gè)各自的液壓分配器(10)上，又通過液壓分配器分別安裝在裝載機(jī)的左右二個(gè)液壓提升缸的進(jìn)油口(11)處，并使液壓分配器既能同提升缸進(jìn)油口聯(lián)接，又能聯(lián)接壓力傳感器，使壓力傳感器受到的壓力同提升缸內(nèi)的壓力相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，其特征是所述的構(gòu)成水平高度位置傳感器的二個(gè)霍爾元件可以裝在一個(gè)“T”形支架(4)的兩端，并通過“T”形支架安裝在動(dòng)臂(2)的銷軸(6)上，二個(gè)霍爾元件與固定嵌裝在動(dòng)臂上的磁片(3)之間保持有一定的間隔距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，其特征是所述的構(gòu)成水平高度位置傳感器(5)的二個(gè)霍爾元件也可直接設(shè)置在銷軸(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī)，其特征是所述的構(gòu)成水平高度位置傳感器(5)的二個(gè)霍爾元件也可以直接設(shè)置安裝在相對靜態(tài)的動(dòng)臂支座(7)上。
專利摘要一種具有智能動(dòng)態(tài)測重裝置的裝載機(jī),其特征是在機(jī)身兩側(cè)的液壓提升缸上各裝有一個(gè)壓力傳感器,還在鏟斗動(dòng)臂上和動(dòng)臂銷軸處設(shè)有位置傳感器,該位置傳感器是由固定裝在動(dòng)臂上的磁片和由二個(gè)霍爾元件分別組成上位置傳感器和下位置傳感器所構(gòu)成。本實(shí)用新型采用兩個(gè)壓力傳感器能在線性范圍內(nèi)受力,能解決貨物稱重準(zhǔn)確性問題,用霍爾元件作高度位置傳感器,安裝后不影響裝載機(jī)強(qiáng)度和剛度?？稍谌魏蔚孛孢M(jìn)行動(dòng)態(tài)測重,能確保裝車不超重和行車安全。
文檔編號(hào)G01G19/00GK2467479SQ0026331
公開日2001年12月26日 申請日期2000年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者徐禮熾, 徐開堯, 陳建國 申請人:福州鐵路分局貨運(yùn)分處, 上海天益微電腦技貿(mào)公司, 福州鐵路分局永安車務(wù)段裝卸作業(yè)所