[发明专利]一种装载机铲装机构的载荷测量方法

说明书

本发明公开一种装载机铲装机构的载荷测量方法，是将铲装机构运动状态的变化转化为铲装机构与前车架铰接点受力的变化，通过在不同工况下对铰接点受力进行分析,求解整车受力，进而求解装载机前、后轮所受垂向载荷，通过前、后轮所受垂向载荷表征铲装机构的承载载荷；不同工况分为铲掘工况和转场运输工况，通过动力学分析转移的方法，得出装载机前后轮垂向载荷，为装载机前后桥转矩分配提供了依据，最终达到提高装载机动力性和经济性的目的。

技术领域

本发明主要涉及工程机械技术领域，特别涉及一种装载机铲斗的载荷测量方法。

背景技术

与汽车或其他运输车辆不同，装载机用于装卸物料，使用的铲装机构会伸出车体外侧，相当于外伸梁的结构，会对车辆平衡造成影响，加之铲装机构的额定载重量占据整车质量的比重较大，铲装机构的运动状态对整车的载荷有很大的影响。因此，铲装机构的载荷分析也是装载机整车受力分析中不可忽略的一个部分。装载机的作业工况可以分为铲掘、举升、运输、卸料等几个过程，装载机在进行铲掘作业时，铲斗受到铲掘阻力的作用，而在运输、举升及卸料的过程中，装载机受到自身重力和物料重力的共同作用，铲斗的装载情况和位置直接影响装载机整车的受力情况，但是由于装载机每次铲装的物料质量不定，加之铲斗的位置状态不易测量等因素，对包括铲装机构在内的整个装载机进行受力分析具有一定的难度。

目前大部分针对于装载机铲装载荷测量方法比较单一，存在较大误差，装载机存在安全风险性较大，因此需要对装载机工作装置载荷测量方法进行改进。

发明内容

因此，本发明提供一种装载机铲装机构的载荷测量方法。通过对铲装机构在铲掘工况下和转场运输工况下的受力分析，转移到车轮的受力情况，进而通过车轮承重载荷计算出铲装机构的载荷量。

本发明所采用的技术方案如下：一种装载机铲装机构的载荷测量方法，其特征是将铲装机构运动状态的变化转化为铲装机构与前车架铰接点受力的变化，通过在不同工况下对铰接点受力进行分析,求解整车受力，进而求解装载机前、后轮所受垂向载荷，通过前、后轮所受垂向载荷表征铲装机构的承载载荷；其中，所述不同工况分为：铲掘工况和转场运输工况。

进一步地，是将所述铲装机构拆解为对铲斗、连杆、摇臂、动臂进行受力分析，其中，所述动臂铰接于前车架上，动臂前端安装铲斗，所述动臂由举升液压缸驱动；所述摇臂与动臂铰接、与连杆铰接，所述摇臂由转斗液压缸驱动；所述连杆一端与摇臂连接，另一端与铲斗连接；

受力分析时建立以动臂与前车架的铰接点为坐标原点，沿装载机行驶方向为X轴正向，垂直于地面向上为Z轴正方向的坐标系。

进一步地，对铲掘工况下铲装机构受力分析如下：

1)通过所述铲斗受到铲掘阻力、自身重力、与连杆的铰接力、与动臂的铰接力，得到X方向和Z方向的力平衡方程和绕铲斗斗尖的力矩平衡方程；

2)通过所述连杆受到自身重力、与铲斗的铰接力、与摇臂的铰接力，得到X方向和Z方向的力平衡方程和绕质心的力矩平衡方程；

3)通过所述摇臂受到自身重力、与连杆的铰接力、与动臂的铰接力、与转斗液压缸的铰接力，得到X方向和Z方向的力平衡方程和绕与动臂铰接点的力矩平横方程；

4)通过所述动臂受到自身重力、与铲斗铰接力、与摇臂铰接力、与举升液压缸铰接力、与前车架铰接力，得到X方向和Z方向的力平衡方程和绕与摇臂铰接点的力矩平衡方程；

5)然后根据：

①铲斗的插入阻力计算式：F_x＝9.8K₁K₂K₃K₄BL_c^1.25，掘起阻力计算式：F_z＝2.2KBL_c；