專利名稱：電動挖掘機稱重方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動挖掘機的稱重方法，該方法尤其適應(yīng)于免扭圓鏟桿式電動挖掘機的稱重。
背景技術(shù)：
電動挖掘機主要用于大型露天礦的土壤、巖石、礦石和煤炭的挖掘，按照推壓方式的不同分為齒輪齒條推壓式電動挖掘機和免扭圓鏟桿式電動挖掘機。以往為了統(tǒng)計單臺挖掘機的產(chǎn)量只能通過專門的人員來記錄裝載車數(shù)來估計，這樣統(tǒng)計出來的數(shù)字不僅誤差多，還增加了人員的投入。申請?zhí)枮?00710185462. 5的中國專利公告了一種齒輪齒條推壓式電動挖掘機的稱重方法，這種方法通過提升電機上的轉(zhuǎn)矩與鋼絲繩的提升力之間的關(guān)系式計算出鋼絲繩 對鏟斗的提升力、通過推壓電機上的轉(zhuǎn)矩與鋼絲繩推壓力之間的關(guān)系式計算出推壓斗桿對鏟斗的推力，然后在由動臂、編碼器所測得推壓行程、提升行程組成的三角形中用余弦定理分別計算出稱重時起重臂與推壓斗桿之間的夾角和起重臂與提升鋼絲繩之間的夾角，最終通過鏟斗的受力平衡計算出物料的重量。該專利的技術(shù)方案雖然節(jié)省了人力，但該計算方法忽略了鏟桿和附著在鏟桿上其它部件重力的影響，因此按照該技術(shù)方案計算出來的物料重量會有比較大的誤差，而且該專利技術(shù)方案不適應(yīng)鋼絲繩推壓的電鏟。然后該專利方案中起重臂與推壓斗桿之間的夾角和起重臂與天輪右側(cè)提升鋼絲繩之間的夾角是用余弦定理計算得到的，由于動臂的延長線和天輪右側(cè)的提升鋼絲繩延長線沒有相交在提升鋼絲繩與天輪右側(cè)的切點，由于該切點相對于天輪是改變的，動臂不會變，掛鎖相對于鏟桿是一定形變，這樣造成的封閉圖形并不是一個真正的三角形，所以利用余弦定理會造成誤差。此外該技術(shù)方案中鋼絲繩對鏟斗的提升力和推壓斗桿對鏟斗的推力分別是通過這兩個力與提升電機轉(zhuǎn)矩和推壓電機轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式計算出來的，這兩個關(guān)系式中的推壓/提升電機到工作機構(gòu)輸出之間的傳動效率是經(jīng)常變化的，而在計算中它們都是取一個固定的值，因此這樣算出來的鋼絲繩對鏟斗的提升力和推壓斗桿對鏟斗的推力誤差比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確度較高的電動挖掘機稱重方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是I、一種電動挖掘機的稱重方法，其特征在于包括如下步驟I)以鏟桿處于水平位置時的鞍座中心為O點，垂直于大地方向為Y軸，平行于履帶輪底座方向為X軸，建立直角坐標(biāo)系，確定鏟桿處于水平且天輪右側(cè)提升鋼絲繩垂直于鏟桿位置時的所述坐標(biāo)體系中，滿斗物料重心坐標(biāo)為(Xe)，％)、鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成的整體重心坐標(biāo)為(X1, Υι)>推壓鋼絲繩與推壓滑輪連接點坐標(biāo)為(x2，y2)、推壓鋼絲繩與推壓緩沖器的連接點坐標(biāo)為(χ3^ %)、提升鋼絲繩與纟產(chǎn)斗掛鎖連接點的坐標(biāo)為(A，y4)、天輪的圓心坐標(biāo)為(χ5，Y5，)；2)用安裝在鏟桿的尾部的位移傳感器測得稱重時鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的水平位移量Λχ，用安裝在鏟桿或者鞍座上的傾角傳感器測得鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的與X軸的夾角α ;3)用下述坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)公式計算稱重時滿斗物料的重心橫坐標(biāo)χ' C1、鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的重心橫坐標(biāo)V i、提升鋼絲繩與鏟斗連接點的坐標(biāo)(X' 4，y, 4)，χ' 0= (χ0+Δ χ) X cos a-y0X sin α(I)χ1 f (X1+Δ χ) X cos α-Y1X sin α(2)χ' 4= (χ4+Δ χ) X cos α-y4X sin α(3)y' 4= (χ4+Δ χ) X sin α+y4X cos α(4)4)由下列公式計算稱重時天輪右側(cè)提升鋼絲繩與天輪切點的坐標(biāo)(x6，y6)，
鏟斗在天輪左側(cè)，X6=X' 4+L2 X cos ( β 2_ β J(5)Y6=Y1 4+L2Xsin(3 2_β )(6)鏟斗在天輪的右側(cè)，X6=X' 4_L2 X cos ( β 2+ β i)(7)Y6=Y1 4+L2Xsin(3 2+β )(8)式(5 )、( 6 )、( 7 )和(8 )中，中，L2是用絕對值編碼器測得的稱重時天輪右側(cè)提升鋼絲繩的長度，用下列公式計算得到，
Ci-C0.L2 = F■■■■■■二, X L(9 J式(9)中，Ctl是提升鋼絲繩拉至最短時編碼器對應(yīng)的數(shù)值，Cn是提升鋼絲繩拉至最長時編碼器對應(yīng)的數(shù)值，Ci是稱重時提升鋼絲繩長度所對應(yīng)的編碼器數(shù)值，L是Ctl到Cn所對應(yīng)的提升鋼絲繩長度；式(5)、(6)、(7)和(8)中，P1是稱重時天輪和鏟斗間提升鋼絲繩，與天輪圓心(χ5，y5)至提升鋼絲繩和鏟斗掛鎖連接點(χ' 4，y, 4)的連線的夾角，可以用下列公式計算得到，
rpi = sin-1..........................................................................................................................................................................................................(10)
*、/r2 + L|式(10)中，r是天輪半徑；式(5)、(6)、(7)和(8)中，β 2是稱重時天輪圓心(x5, y5)至提升鋼絲繩和伊斗掛鎖連接點(X' ,,Y1 4)的連線與X軸的夾角，可用下列公式計算得到，β., = tan-1(11)
‘尤4 - X55)由下列公式計算提升鋼絲繩拉力F1的力臂D1,
權(quán)利要求
1.一種電動挖掘機的稱重方法，其特征在于包括如下步驟 1)以鏟桿處于水平位置時的鞍座中心為O點，垂直于大地方向為Y軸，平行于履帶輪底座方向為X軸，建立直角坐標(biāo)系， 確定鏟桿處于水平且天輪右側(cè)提升鋼絲繩垂直于鏟桿位置時的所述坐標(biāo)體系中，滿斗物料重心坐標(biāo)為(X(1，％)、鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成的整體重心坐標(biāo)為(X1, yl)、推壓鋼絲繩與推壓滑輪連接點坐標(biāo)為(x2，y2)、推壓鋼絲繩與推壓緩沖器的連接點坐標(biāo)為(x3，y3)、提升鋼絲繩與伊斗掛鎖連接點的坐標(biāo)為(χ4，y4)、天輪的圓心坐標(biāo)為(χ5，y5)； 2)用安裝在鏟桿的尾部的位移傳感器測得稱重時鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的水平位移量Λχ，用安裝在鏟桿或者鞍座上的傾角傳感器測得鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的與X軸的夾角α ; 3)用下述坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)公式計算稱重時滿斗物料的重心橫坐標(biāo)X'C1、鏟桿及附著在鏟桿上部件所構(gòu)成整體的重心橫坐標(biāo)V i、提升鋼絲繩與鏟斗連接點的坐標(biāo)(X' 4，y, 4)， X1 0= (χ0+Δ X) X cos a-y0X sin a(I) χ' f (X1+Δ χ) X cos α-Y1X sin α(2) χ' 4= (χ4+Δ χ) X cos α-y4X sin α(3) y' 4= (χ4+Δ χ) X sin α+y4X cos α(4) 4)由下列公式計算稱重時天輪右側(cè)提升鋼絲繩與天輪切點的坐標(biāo)(χ6，y6)， 鏟斗在天輪左側(cè)， X6=X' 4+L2X cos ( β 2_ β 丄)(5) Y6=Y1 4+L2Xsin(@ 2-β D(6) 鏟斗在天輪的右側(cè)， X6=X' 4_L2X cos ( β 2+ β i)(7) Y6=Y1 4+L2Xsin(@ 2+β D(8) 式(5)、(6)、(7)和(8)中，中，L2是用絕對值編碼器測得的稱重時天輪右側(cè)提升鋼絲繩的長度，用下列公式計算得到，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動挖掘機稱重方法，其特征在于所述電動挖掘機的稱重在回轉(zhuǎn)過程開始后O. 3至O. 7秒內(nèi)開始。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電動挖掘機稱重方法，其特征在于還包括對稱重結(jié)果篩選的步驟，設(shè)定電鏟的滿斗物料質(zhì)量值Mn，當(dāng)稱重結(jié)果M小于Mn的5%或者大于Mn的·120%，則本次稱重的結(jié)果不在合理范圍內(nèi)，不予取值；當(dāng)稱重結(jié)果M大于Mn的5%且小于Mn的120%，則本次稱重的結(jié)果在合理范圍內(nèi)，予以取值。
全文摘要
本發(fā)明的電動挖掘機稱重方法用于解決現(xiàn)有方法稱重誤差過大的技術(shù)問題。本發(fā)明技術(shù)方案以鞍座中心為力矩平衡點，并以該點為原點建立直角坐標(biāo)系；確定鏟桿及附著在鏟桿上部件、滿斗物料的重心，提升力、推壓力作用點在鏟桿處于水平位置時在該坐標(biāo)體系的坐標(biāo)，推壓力的力臂等于推壓力作用點的縱坐標(biāo)，再根據(jù)鏟桿運動軌跡方程求得這些點在稱重時的坐標(biāo)，重力力臂等于重心在稱重時的橫坐標(biāo)；以稱重時提升力作用點和天輪右側(cè)提升鋼絲繩與天輪切點位置關(guān)系求出切點坐標(biāo)，列出提升鋼絲繩所在的直線方程，用鞍座中心到該直線的距離求出提升力力臂；用傳感器測量作用在推壓滑輪、推壓緩沖器上的推力和作用在鏟斗上的提升力；列出力矩平衡方程求出物料重量。
文檔編號G01G19/14GK102914351SQ20121038460
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者崔崴 申請人:中鋼集團衡陽重機有限公司