專利名稱：挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，它屬于一種稱量大型礦用挖掘機(jī)(WK-12～55等)鏟斗物料的稱重方法。

背景技術(shù)：
目前大型礦用挖掘機(jī)主要用于大型露天礦的土壤、巖石、礦石、煤炭等的挖掘中，為礦用汽車(chē)進(jìn)行裝載物料。為統(tǒng)計(jì)挖掘產(chǎn)量，需要有專門(mén)的人員來(lái)記錄裝載車(chē)數(shù)以估算挖掘產(chǎn)量，這樣既誤差大又增加人員的投入。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有挖掘機(jī)存在的無(wú)法對(duì)鏟斗物料進(jìn)行稱重和無(wú)法統(tǒng)計(jì)挖掘產(chǎn)量的技術(shù)難點(diǎn)并提供一種能稱量挖掘機(jī)單斗物料重量的挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)難點(diǎn)而采用的技術(shù)方案是挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，它包括下列步驟 1)首先在可編程邏輯控制器(PLC)中輸入Ll、θ值和mg，Ll為推壓軸到頂部滑輪的距離，θ為起重臂與水平面的夾角，mg為鏟斗的自重； 2)由PLC讀取提升編碼器的脈沖數(shù)x和推壓編碼器的脈沖數(shù)y以及提升逆變器的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩TH和推壓逆變器的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TC； 3)PLC按下列公式計(jì)算出提升行程和推壓行程并存入存儲(chǔ)器中， 式中SH為提升行程，a為提升卷筒轉(zhuǎn)一圈的提升行程，x為提升編碼器的脈沖數(shù)，1024為提升編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)； 式中SC為推壓行程，b為推壓小齒輪轉(zhuǎn)一圈的推壓行程，y為推壓編碼器的脈沖數(shù)，1024為推壓編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)； 4)根據(jù)余弦定理計(jì)算出起重臂與推壓斗桿的夾角α及起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角γ并存入存儲(chǔ)器中； 5)按下列公式計(jì)算出折算到鋼絲繩的提升力和折算到推壓斗桿的推壓力，并存入存儲(chǔ)器中， 式中FH為折算到鋼絲繩的提升力，TH為從提升逆變器讀取的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jH為提升電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RH為提升卷筒半徑，ηH為傳動(dòng)效率，ηH的范圍為0.83～0.93， 式中FC為折算到推壓斗桿的推壓力，TC為從推壓逆變器讀取的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jC為推壓電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RC為推壓小齒輪半徑，ηC為傳動(dòng)效率，ηC的范圍為0.83～0.93， 6)依據(jù)鏟斗受力平衡原理計(jì)算鏟斗和物料的重量并存入存儲(chǔ)器中，即 Mg＝FH*Sin(θ+γ)+FC*Sin(θ-α) 式中Mg為鏟斗和物料的重量，F(xiàn)H為折算到鋼絲繩的提升力，F(xiàn)C為折算到推壓斗桿的推壓力，θ為起重臂與水平面的夾角，α為起重臂與推壓斗桿的夾角，γ為起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角； 7)將鏟斗和物料的重量Mg減去鏟斗的自重mg即為物料的重量G，并將這一結(jié)果顯示在顯示屏上。
本發(fā)明得到單斗挖掘物料的重量后，還能統(tǒng)計(jì)單班作業(yè)量、裝車(chē)次數(shù)、作業(yè)效率，并在人機(jī)界面上顯示并通過(guò)報(bào)表打印。
由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，能夠自動(dòng)稱量出挖掘機(jī)的單斗物料重量、單班作業(yè)量等，并能在監(jiān)視屏上顯示出記錄，從而減少了人員的投入，提高工作效率。因此，與背景技術(shù)相比，具有人員投入少和物料計(jì)量準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)等將計(jì)量結(jié)果傳輸?shù)降V山的中控室，作為生產(chǎn)調(diào)度的依據(jù)。



圖1是本發(fā)明物料稱重的工作方框圖； 圖2是挖掘機(jī)鏟斗的受力分析圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本實(shí)施例中的挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，它包括下列步驟 1)首先在可編程邏輯控制器(PLC)中輸入Ll、θ值和mg，Ll為推壓軸到頂部滑輪的距離，θ為起重臂與水平面的夾角，mg為鏟斗的自重； 2)由PLC讀取提升編碼器的脈沖數(shù)x和推壓編碼器的脈沖數(shù)y以及提升逆變器的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩TH和推壓逆變器的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TC； 3)PLC按下列公式計(jì)算出提升行程和推壓行程并存入存儲(chǔ)器中， 式中SH為提升行程，α為提升卷筒轉(zhuǎn)一圈的提升行程，x為提升編碼器的脈沖數(shù)，1024為提升編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)； 式中SC為推壓行程，b為推壓小齒輪轉(zhuǎn)一圈的推壓行程，y為推壓編碼器的脈沖數(shù)，1024為推壓編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)； 4)根據(jù)余弦定理計(jì)算出起重臂與推壓斗桿的夾角α及起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角γ并存入存儲(chǔ)器中； 5)按下列公式計(jì)算出折算到鋼絲繩的提升力和折算到推壓斗桿的推壓力，并存入存儲(chǔ)器中， 式中FH為折算到鋼絲繩的提升力，TH為從提升逆變器讀取的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jH為提升電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RH為提升卷筒半徑，ηH為傳動(dòng)效率，ηH的范圍為0.83～0.93， 式中FC為折算到推壓斗桿的推壓力，TC為從推壓逆變器讀取的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jC為推壓電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RC為推壓小齒輪半徑，ηC為傳動(dòng)效率，ηC的范圍為0.83～0.93， 6)依據(jù)鏟斗受力平衡原理計(jì)算鏟斗和物料的重量并存入存儲(chǔ)器中，即 Mg＝FH*Sin(θ+γ)+FC*Sin(θ-α) 式中Mg為鏟斗和物料的重量，F(xiàn)H為折算到鋼絲繩的提升力，F(xiàn)C為折算到推壓斗桿的推壓力，θ為起重臂與水平面的夾角，α為起重臂與推壓斗桿的夾角，γ為起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角； 7)將鏟斗和物料的重量Mg減去鏟斗的自重mg即為物料的重量G，并將這一結(jié)果顯示在顯示屏上， G＝Mg-mg。
本發(fā)明得到單斗挖掘物料的重量后，可根據(jù)不同用戶的要求，增加其他的功能，如統(tǒng)計(jì)單班作業(yè)量、裝車(chē)次數(shù)、作業(yè)效率等，并在人機(jī)界面上顯示并通過(guò)報(bào)表打印。
本發(fā)明的原理是在每次鏟斗運(yùn)行至汽車(chē)上方開(kāi)斗前，檢測(cè)此時(shí)的提升行程，推壓行程；提升力，推壓力。由于頂部滑輪至推壓軸長(zhǎng)度，頂部滑輪至鏟斗的繩長(zhǎng)，推壓軸至鏟斗的距離所組成的三角形的三邊長(zhǎng)為已知，可利用余弦定理求出此三角形的三個(gè)夾角，起重臂與水平面的夾角為固定夾角，然后根據(jù)提升力、推壓力向上的合分力和鏟斗(含物料)、斗桿在重力方向的合分力平衡即可計(jì)算出單斗物料的重量。
權(quán)利要求
1.一種挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，其特征是它包括下列步驟
1)首先在可編程邏輯控制器(PLC)中輸入Ll、θ值和mg，Ll為推壓軸到頂部滑輪的距離，θ為起重臂與水平面的夾角，mg為鏟斗的自重；
2)由PLC讀取提升編碼器的脈沖數(shù)x和推壓編碼器的脈沖數(shù)y以及提升逆變器的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩TH和推壓逆變器的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TC；
3)PLC按下列公式計(jì)算出提升行程和推壓行程并存入存儲(chǔ)器中，
式中SH為提升行程，a為提升卷筒轉(zhuǎn)一圈的提升行程，x為提升編碼器的脈沖數(shù)，1024為提升編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)；
式中SC為推壓行程，b為推壓小齒輪轉(zhuǎn)一圈的推壓行程，y為推壓編碼器的脈沖數(shù)，1024為推壓編碼器轉(zhuǎn)一圈的脈沖個(gè)數(shù)；
4)根據(jù)余弦定理計(jì)算出起重臂與推壓斗桿的夾角α及起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角γ并存入存儲(chǔ)器中；
5)按下列公式計(jì)算出折算到鋼絲繩的提升力和折算到推壓斗桿的推壓力，并存入存儲(chǔ)器中，
式中FH為折算到鋼絲繩的提升力，TH為從提升逆變器讀取的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jH為提升電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RH為提升卷筒半徑，ηH為傳動(dòng)效率，ηH的范圍為0.83～0.93，
式中FC為折算到推壓斗桿的推壓力，TC為從推壓逆變器讀取的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩，jC為推壓電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸間的轉(zhuǎn)速比，RC為推壓小齒輪半徑，ηC為傳動(dòng)效率，ηC的范圍為0.83～0.93，
6)依據(jù)鏟斗受力平衡原理計(jì)算鏟斗和物料的重量并存入存儲(chǔ)器中，即
Mg＝FH*Sin(θ+γ)+FC*Sin(θ-α)
式中Mg為鏟斗和物料的重量，F(xiàn)H為折算到鋼絲繩的提升力，F(xiàn)C為折算到推壓斗桿的推壓力，θ為起重臂與水平面的夾角，α為起重臂與推壓斗桿的夾角，γ為起重臂與鋼絲繩提升力之間的夾角；
7)將鏟斗和物料的重量Mg減去鏟斗的自重mg即為物料的重量G，并將這一結(jié)果顯示在顯示屏上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，其特征是得到單斗挖掘物料的重量后，還能統(tǒng)計(jì)單班作業(yè)量、裝車(chē)次數(shù)、作業(yè)效率等，并在人機(jī)界面上顯示并通過(guò)報(bào)表打印。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，它屬于一種稱量大型礦用挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法。本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有挖掘機(jī)存在的無(wú)法對(duì)鏟斗物料進(jìn)行稱重和無(wú)法統(tǒng)計(jì)挖掘產(chǎn)量的技術(shù)難點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是挖掘機(jī)鏟斗物料的稱重方法，它包括下列步驟1)首先在可編程邏輯控制器(PLC)中輸入L1、θ值和mg；2)由PLC讀取提升編碼器的脈沖數(shù)x和推壓編碼器的脈沖數(shù)y以及提升逆變器的提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩TH和推壓逆變器的推壓電機(jī)轉(zhuǎn)矩TC；3)計(jì)算出提升行程和推壓行程；4)計(jì)算出夾角α及夾角γ；5)計(jì)算出折算到鋼絲繩的提升力和折算到推壓斗桿的推壓力；6)計(jì)算鏟斗和物料的重量；7)將鏟斗和物料的重量減去鏟斗的自重即為物料的重量。
文檔編號(hào)G01G9/00GK101187582SQ20071018546
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者姚振南, 苗根蟬, 潘麗珍, 劉曉星, 吉孟瀾, 宇小璞, 偉 王 申請(qǐng)人:太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司