一種挖掘機的挖掘性能測試方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種挖掘機的挖掘性能測試方法及裝置，其包括將挖掘機工作行程劃分為多個測試點，在多個測試點通過傳感器檢測與挖掘機的整機挖掘力相關的限制因素，并根據(jù)限制因素計算整機挖掘力，以形成挖掘云圖，根據(jù)挖掘云圖評價挖掘機的挖掘性能。通過上述方式，本發(fā)明以可視化軟件為基礎提出了以挖掘云圖的形式以及疊加方法對挖掘機的挖掘性能進行分析，并對主要挖掘區(qū)域挖掘力發(fā)揮是否合理進行判斷，從而建立一套完整的測試數(shù)據(jù)分析評價體系。
【專利說明】一種挖掘機的挖掘性能測試方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工程機械領域，特別是涉及一種挖掘機的挖掘性能測試方法及裝置。【背景技術】
[0002]挖掘機適于高強度作業(yè)，在建筑、采礦、農(nóng)業(yè)、水利等領域發(fā)揮著極其重要的作用。挖掘機的挖掘性能是評價挖掘機性能優(yōu)劣的關鍵指標，也對于挖掘機的設計和應用有著重要的指導意義。
[0003]現(xiàn)有技術中，大多只計算出挖掘機的鏟斗挖掘力、斗桿挖掘力及其測試方法，少有對挖掘機的整個區(qū)域及主要區(qū)域的挖掘性能進行分析評判的方法。因此，需要提出一種能夠更準確、全面反映挖掘性能的測試和評價方法，從而指導挖掘機設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種挖掘機的挖掘性能測試方法及裝置，以可視化軟件為基礎提出了以挖掘云圖的形式以及疊加方法對挖掘機的挖掘性能進行分析，并對主要挖掘區(qū)域挖掘力發(fā)揮是否合理進行判斷，從而建立一套完整的測試數(shù)據(jù)分析評價體系。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種挖掘機的挖掘性能測試方法，其特征在于，方法包括:將挖掘機工作行程劃分為多個測試點；在多個測試點通過傳感器檢測與挖掘機的整機挖掘力相關的限制因素；根據(jù)限制因素計算整機挖掘力；根據(jù)整機挖掘力形成挖掘云圖；根據(jù)挖掘云圖評價挖掘機的挖掘性能；其中，限制因素包括整機附著力限制因素、整機穩(wěn)定性限制因素、動臂油缸閉鎖壓力限制因素、斗桿油缸閉鎖壓力限制因素、鏟斗油缸閉鎖壓力限制因素、鏟斗油缸主動發(fā)揮限制因素以及斗桿油缸主動發(fā)揮限制因素中的至少一種，且取多個限制因素決定的挖掘力的最小值為整機挖掘力。
[0006]其中，將挖掘機工作行程劃分為多個測試點包括:分別將動臂油缸、斗桿油缸以及鏟斗油缸的工作過程等分為多個測試點，其中，挖掘機工作行程的測試點數(shù)為三者測試點數(shù)量的乘積。
[0007]其中，傳感器包括:第一拉線傳感器，設置在挖掘機上，用于感知整機前傾或后仰；第二拉線傳感器，設置在固定平臺上，用于感知整機滑移；拉力傳感器，設置在連接可調(diào)地錨與挖掘力測試工裝的鋼絲繩上，其中，挖掘力測試工裝安裝在挖掘機的斗齒座上；第一壓力傳感器，設置在鏟斗油缸的油路上，用于測試鏟斗油缸大腔壓力；第二壓力傳感器，設置在斗桿油缸的油路上，用于測試斗桿油缸大腔壓力；第三壓力傳感器，設置在動臂油缸的油路上，用于測試動臂油缸小腔壓力；第四壓力傳感器，設置在動臂油缸的油路上，用于測試動臂油缸大腔壓力；第五壓力傳感器，設置在主泵工作路徑上，用于測試主泵壓力；第一傾角傳感器，設置在挖掘力測試工裝上，用于測試安裝挖掘力測試工裝的面與水平面的角度β ;第二傾角傳感器，設置在可調(diào)地錨連接鋼絲繩的卸扣上，用于測試鋼絲繩與水平面的角度、;其中，鏟斗與斗桿的鉸點到測試位置的連線與鋼絲繩的角度為角度α、角度β以及角度Y三者之和，角度α為挖掘力測試工裝上安裝第一傾角傳感器(2)的面與鏟斗與斗桿的鉸點到測試位置的連線的角度。
[0008]其中，挖掘機為鏟斗挖掘模式時，利用以下關系式得到整機挖掘力:&」α，j)=min(
Fβοοπι-- ^Armj J ^Bucket? Ffz
)，其中，？^1，j)為整機挖掘力，i為動臂油缸長度，j為斗桿油缸長度，F(xiàn)B00ffli為動臂油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)AMj為斗桿油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)Budret為鏟斗油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)wd為整機穩(wěn)定性限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)fz為整機附著力限制因素決定的挖掘力；其中，每一限制因素決定的挖掘力為鏟斗與斗桿的鉸點到測試位置的連線與鋼絲繩的角度的正弦值與限制因素決定的拉力值的乘積。
[0009]其中，挖掘機為斗桿挖掘模式時，利用以下關系式得到整機挖掘力:&」α，j)=min(
^'βοοπι-- F Arm j J ^ Bucket，F(xiàn)fz
)，其中{^1，j)為整機挖掘力，i為動臂油缸長度，j為斗桿油缸長度，為動臂油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)’a__為斗桿油缸主動發(fā)揮限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)’Budret為鏟斗油缸主動發(fā)揮限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)wd為整機穩(wěn)定性限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)fz為整機附著力限制因素決定的挖掘力；其中，每一限制因素決定的挖掘力為鏟斗與斗桿的鉸點到測試位置的連線與鋼絲繩的角度的正弦值與限制因素決定的拉力值的乘積。
[0010]其中，根據(jù)整機挖掘力形成挖掘云圖包括:將整機挖掘力輸入可視化軟件平臺；根據(jù)整機挖掘力繪制挖掘云圖，且根據(jù)整機挖掘力大小的漸變通過調(diào)用可視化編程軟件繪圖RGB函數(shù)以彩色或黑色漸變形式顯現(xiàn)。
[0011]其中，根據(jù)挖掘云圖評價挖掘機的挖掘性能包括:尋找最大的整機挖掘力，其中，整機挖掘力包括整機鏟斗最大挖掘力Fwl和整機斗桿最大挖掘力Fw2 ;獲取挖掘力系數(shù)，挖掘力系數(shù)用于評判整機最大挖掘力是否合理以評價挖掘機的挖掘性能，其中，挖掘力系數(shù)包括鏟斗最大挖掘力系數(shù)P1、斗桿最大挖掘力系數(shù)P2以及主要區(qū)域挖掘系數(shù)K，分別利用以下關系式得到:
【權(quán)利要求】
1.一種挖掘機的挖掘性能測試方法，其特征在于，所述方法包括:將所述挖掘機(20)工作行程劃分為多個測試點；在所述多個測試點通過傳感器(31)檢測與所述挖掘機(20)的整機挖掘力相關的限制因素；根據(jù)所述限制因素計算所述整機挖掘力(Fu(i，j))；根據(jù)所述整機挖掘力形成挖掘云圖；根據(jù)所述挖掘云圖評價所述挖掘機(20)的挖掘性能；其中，所述限制因素包括整機附著力限制因素(Ffz)、整機穩(wěn)定性限制因素(Fwd)、動臂油缸閉鎖壓力限制因素(FB(KMi)、斗桿油缸閉鎖壓力限制因素(FAMj)、鏟斗油缸閉鎖壓力限制因素(FBudtJ、鏟斗油缸主動發(fā)揮限制因素(F’BudtJ以及斗桿油缸主動發(fā)揮限制因素(F’a?」)中的至少一種，且取多個所述限制因素決定的挖掘力的最小值為所述整機挖掘力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述挖掘機工作行程劃分為多個測試點包括:分別將動臂油缸(24)、斗桿油缸(25)以及鏟斗油缸(26)的工作過程等分為多個測試點，其中，所述挖掘機(20)工作行程的測試點數(shù)為三者測試點數(shù)量的乘積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器(31)包括:第一拉線傳感器(4)，設置在所述挖掘機(20)上，用于感知整機前傾或后仰；第二拉線傳感器(5)，設置在固 定平臺(28)上，用于感知整機滑移；拉力傳感器(1)，設置在連接可調(diào)地錨(27)與挖掘力測試工裝(14)的鋼絲繩(12)上，其中，所述挖掘力測試工裝(14)安裝在所述挖掘機(10)的斗齒座上；第一壓力傳感器(7)，設置在鏟斗油缸(26)的油路上，用于測試所述鏟斗油缸(26)大腔壓力；第二壓力傳感器(8)，設置在斗桿油缸(25)的油路上，用于測試所述斗桿油缸(25)大腔壓力；第三壓力傳感器(9)，設置在動臂油缸(24)的油路上，用于測試所述動臂油缸(24)小腔壓力；第四壓力傳感器(10)，設置在所述動臂油缸(24)的油路上，用于測試所述動臂油缸(24)大腔壓力；第五壓力傳感器(11)，設置在主泵工作路徑上，用于測試主泵壓力；第一傾角傳感器(2)，設置在所述挖掘力測試工裝(14)上，用于測試安裝所述挖掘力測試工裝(14)的面與水平面的角度β ；第二傾角傳感器(3)，設置在所述可調(diào)地錨(27)連接鋼絲繩(12)的卸扣上，用于測試所述鋼絲繩(12)與水平面的角度、；其中，所述鏟斗(23)與所述斗桿(22)的鉸點到所述測試位置的連線與所述鋼絲繩(12)的角度為角度α、角度β以及角度Υ三者之和，角度α為挖掘力測試工裝(14)上安裝所述第一傾角傳感器(2)的面與鏟斗(23)與斗桿(22)的鉸點到測試位置的連線的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述挖掘機(20)為鏟斗挖掘模式時，利用以下關系式得到所述整機挖掘力:Fij (lj j) Hlin (FbooiiiiJ ^ArmjJ ^Bucket?Ffz)其中，F(xiàn)u(i，j)為所述整機挖掘力，i為動臂油缸(24)長度，j為斗桿油缸(25)長度，F(xiàn)B00ffli為所述動臂油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)AMj為所述斗桿油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，&.為所述鏟斗油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)wd為所述整機穩(wěn)定性限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)fz為所述整機附著力限制因素決定的挖掘力；其中，每一所述限制因素決定的挖掘力為所述鏟斗(23)與所述斗桿(22)的鉸點到所述測試位置的連線與所述鋼絲繩(12)的角度的正弦值與所述限制因素決定的拉力值的乘積。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述挖掘機(20)為斗桿挖掘模式時，利用以下關系式得到所述整機挖掘力:Fij (lj j) Hlin (FbooiiiiJ F Arm j J F Bucket，F(xiàn)fz)其中，F(xiàn)u(i，j)為所述整機挖掘力，i為動臂油缸(24)長度，j為斗桿油缸(25)長度，F(xiàn)B00ffli為所述動臂油缸閉鎖壓力限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)’AmU為所述斗桿油缸主動發(fā)揮限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)’Bu—為所述鏟斗油缸主動發(fā)揮限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)wd為所述整機穩(wěn)定性限制因素決定的挖掘力，F(xiàn)fz為所述整機附著力限制因素決定的挖掘力；其中，每一所述限制因素決定的挖掘力為所述鏟斗(23)與所述斗桿(22)的鉸點到所述測試位置的連線與所述鋼絲繩(12)的角度的正弦值與所述限制因素決定的拉力值的乘積。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述整機挖掘力形成挖掘云圖包括: 將所述整機挖掘力輸入可視化軟件平臺(33)；根據(jù)所述整機挖掘力繪制所述挖掘云圖，且根據(jù)所述整機挖掘力大小的漸變通過調(diào)用可視化編程軟件繪圖RGB函數(shù)以彩色或黑色漸變形式顯現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述挖掘云圖評價所述挖掘機(20)的挖掘性能包括:尋找最大的所述整機挖掘力，其中，所述整機挖掘力包括整機鏟斗最大挖掘力Fwl和整機斗桿最大挖掘力Fw2 ；獲取挖掘力系數(shù)，所述挖掘力系數(shù)用于評判所述整機最大挖掘力是否合理以評價所述挖掘機的挖掘性能，其中，所述挖掘力系數(shù)包括鏟斗最大挖掘力系數(shù)P1、斗桿最大挖掘力系數(shù)P2以及主要區(qū)域挖掘系數(shù)K，分別利用以下關系式得到:Pl = ^,(JP2 = —^~Fvv\ ,jyrave主其中，G為挖掘機(20)整機重量，F(xiàn)avs為主要挖掘區(qū)域(41)的平均挖max Ο 全，掘力，F(xiàn)fflax為整個挖掘區(qū)域(40)的最大挖掘力，主要挖掘區(qū)域(41)的面積，為整個挖掘區(qū)域(40)的面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，應用區(qū)域疊加法和角度疊加法分析限定因素在不同區(qū)域所占的比例，以評價所述挖掘機(20)工作裝置更改前后挖掘性能的變化，其中所述區(qū)域疊加法為對所述挖掘云圖的整個挖掘區(qū)域(40)進行疊加，所述角度疊加為對所述挖掘云圖在主要挖掘角度范圍進行疊加。
9.一種挖掘機的挖掘性能測試裝置，其特征在于，所述裝置包括:傳感器(31)，用于檢測與所述挖掘機(20)的整機挖掘力相關的限制因素；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(32)，與所述傳感器(31)連接，用于根據(jù)所述限制因素計算所述整機挖掘力；可視化軟件平臺(33)，與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(32)連接，用于導入所述整機挖掘力，形成挖掘云圖，并根據(jù)所述挖掘云圖評價所述挖掘機(20)的挖掘性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述傳感器31包括:第一拉線傳感器(4)，設置在所述挖掘機(20)上，用于感知整機前傾或后仰；第二拉線傳感器(5)，設置在固定平臺(28)上，用于感知整機滑移；拉力傳感器(1)，設置在連接可調(diào)地錨(27)與挖掘力測試工裝(14)的鋼絲繩(12)上，其中，所述挖掘力測試工裝(14)安裝在所述挖掘機(20)的斗齒座上；第一壓力傳感器(7)，設置在鏟斗油缸(26)的油路上，用于測試所述鏟斗油缸(26)大腔壓力； 第二壓力傳感器(8)，設置在斗桿油缸(25)的油路上，用于測試所述斗桿油缸(25)大腔壓力；第三壓力傳感器(9)，設置在動臂油缸(24)的油路上，用于測試所述動臂油缸(24)小腔壓力；第四壓力傳感器(10)，設置在所述動臂油缸(24)的油路上，用于測試所述動臂油缸(24)大腔壓力；第五壓力傳感器(11)，設置在主泵工作路徑上，用于測試主泵壓力；第一傾角傳感器(2)，設置在所述挖掘力測試工裝(14)上，用于測試安裝所述挖掘力測試工裝(14)的面與水平面的角度β ；第二傾角傳感器(3)，設置在所述可調(diào)地錨(27)連接鋼絲繩(12)的卸扣上，用于測試所述鋼絲繩(12)與水平面的角度、；其中，所述鏟斗(23)與所述斗桿(22)的鉸點到測試位置的連線與所述鋼絲繩(12)的角度為角度α、角度β以及角度、三者之和，角度α為挖掘力測試工裝(14)上安裝所述第一傾角傳感器(2)的面與鏟斗(23)與斗桿(22)的鉸點到測試位置的連線的角度。
【文檔編號】G01L5/00GK103645041SQ201310686954
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張磊, 馮坤鵬, 李珍, 張利, 袁蒙 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司渭南分公司, 中聯(lián)重科股份有限公司