[发明专利]电动挖掘机称重方法

摘要

本发明的电动挖掘机称重方法用于解决现有方法称重误差过大的技术问题。本发明技术方案以鞍座中心为力矩平衡点，并以该点为原点建立直角坐标系；确定铲杆及附着在铲杆上部件、满斗物料的重心，提升力、推压力作用点在铲杆处于水平位置时在该坐标体系的坐标，推压力的力臂等于推压力作用点的纵坐标，再根据铲杆运动轨迹方程求得这些点在称重时的坐标，重力力臂等于重心在称重时的横坐标；以称重时提升力作用点和天轮右侧提升钢丝绳与天轮切点位置关系求出切点坐标，列出提升钢丝绳所在的直线方程，用鞍座中心到该直线的距离求出提升力力臂；用传感器测量作用在推压滑轮、推压缓冲器上的推力和作用在铲斗上的提升力；列出力矩平衡方程求出物料重量。

主权项

一种电动挖掘机的称重方法，其特征在于包括如下步骤：1）以铲杆处于水平位置时的鞍座中心为O点，垂直于大地方向为Y轴，平行于履带轮底座方向为X轴，建立直角坐标系，确定铲杆处于水平且天轮右侧提升钢丝绳垂直于铲杆位置时的所述坐标体系中，满斗物料重心坐标为（x0，y0）、铲杆及附着在铲杆上部件所构成的整体重心坐标为（x1，y1）、推压钢丝绳与推压滑轮连接点坐标为（x2，y2）、推压钢丝绳与推压缓冲器的连接点坐标为（x3，y3）、提升钢丝绳与铲斗挂锁连接点的坐标为（x4，y4）、天轮的圆心坐标为（x5，y5）；2）用安装在铲杆的尾部的位移传感器测得称重时铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的水平位移量Δx，用安装在铲杆或者鞍座上的倾角传感器测得铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的与X轴的夹角α；3）用下述坐标旋转公式计算称重时满斗物料的重心横坐标x′0、铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的重心横坐标x′1、提升钢丝绳与铲斗连接点的坐标(x′4,y′4)，x′0=(x0+Δx)×cosα‑y0×sinα     (1)x′1=(x1+Δx)×cosα‑y1×sinα     (2)x′4=(x4+Δx)×cosα‑y4×sinα     (3)y′4=(x4+Δx)×sinα+y4×cosα     (4)4）由下列公式计算称重时天轮右侧提升钢丝绳与天轮切点的坐标（x6，y6），铲斗在天轮左侧，x6=x′4+L2×cos(β2‑β1)          （5）y6=y′4+L2×sin(β2‑β1)           （6）铲斗在天轮的右侧，x6=x′4‑L2×cos(β2+β1)         （7）y6=y′4+L2×sin(β2+β1)          （8）式（5）、（6）、（7）和（8）中，中，L2是用绝对值编码器测得的称重时天轮右侧提升钢丝绳的长度，用下列公式计算得到， L 2 = C i - C 0 C n - C 0 × L - - - ( 9 ) 式（9）中，是提升钢丝绳拉至最短时编码器对应的数值，Cn是提升钢丝绳拉至最长时编码器对应的数值，Ci是称重时提升钢丝绳长度所对应的编码器数值，L是C0到Cn所对应的提升钢丝绳长度；式（5）、（6）、（7）和（8）中，β1是称重时天轮和铲斗间提升钢丝绳，与天轮圆心（x5，y5）至提升钢丝绳和铲斗挂锁连接点(x′4,y′4)的连线的夹角，可以用下列公式计算得到， β 1 = sin - 1 r r 2 + L 2 2 - - - ( 10 ) 式（10）中，r是天轮半径；式（5）、（6）、（7）和（8）中，β1是称重时天轮圆心（x5，y5）至提升钢丝绳和铲斗挂锁连接点(x′4,y′4)的连线与X轴的夹角，可用下列公式计算得到， β 2 = tan - 1 | y 5 - y 4 ′ x 4 ′ - x 5 | - - - ( 11 ) 5）由下列公式计算提升钢丝绳拉力F1的力臂D1， D 1 = | - y 4 ′ - y 6 x 4 ′ - x 6 x 6 + y 6 | ( y 4 ′ - y 6 x 4 ′ - x 6 ) 2 + 1 - - - ( 12 ) 6)用安装在动臂支架与提升钢丝绳之间的张力传感器测得称重时提升钢丝绳的拉力F1， F 1 = F 1 ′ ( cos γ 11 + cos γ 12 ) - - - ( 13 ) 式（13）中，F′1是安装在动臂支架与提升钢丝绳之间的张力传感 器测得的压力，γ11和γ12是提升钢丝绳与安装在动臂支架与提升钢丝绳之间的张力传感器中心轴的夹角，7）用下列公式计算推压钢丝绳作用在推压滑轮上的推力F2 F 2 = F 2 ′ ′ × ( cos γ 21 + cos γ 22 ) ( cos γ 23 + cos γ 24 ) - - - ( 14 ) 式（14）中，γ21和γ22分别是推压滑轮处的推压钢丝绳与铲杆的夹角，γ23和γ24分别是推压钢丝绳与安装在动臂支架和推压钢丝绳之间张力传感器中心轴的夹角，F″2是铲杆向矿体推进时用安装在动臂支架和推压钢丝绳之间张力传感器所测得的压力；8）用下述公式计算推压钢丝绳作用在推压缓冲器上的力F3 F 3 = F 3 ′ ′ × ( cos γ 31 + cos γ 32 ) ( cos γ 23 + cos γ 24 ) - - - ( 15 ) 式（15）中，γ31和γ32分别是推压缓冲器处的推压钢丝绳与铲杆的夹角，F″3是铲杆从矿体撤出时用安装在动臂支架和推压钢丝绳之间的张力传感器所测得压力；9）由下列公式计算推压钢丝绳作用在推压滑轮上推力F2的力臂D2和作用在推压缓冲器上推力F3的力臂D3，D2=y2     (16)D3=y3     (17)10）根据铲杆力矩平衡计算物料的质量， M = F 1 × D 1 + ( 1 - s ) × F 3 × D 3 - s × F 2 × D 2 - G 1 × x 1 ′ x 0 ′ × g - - - ( 18 ) 式（18）中，G1是铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的重力，g是重力加速度取9.8N/m2，s是一个系数，当铲杆向矿体推进，s等于1，当铲杆从矿体撤出时，s等于0。