装载机智能动态称重系统设计

发布时间：2019-09-29 07:49

【摘要】：目前,市场上的称重系统大多采用静止称重或在匀速行驶状态下称重,并不是真正意义上的动态称重。本文以实现装载机动态称重为目的,考虑其工作环境恶劣等特点,提出了基于可编程逻辑控制器(PLC)的装载机智能动态称重系统。由于装载机动力学模型结构复杂,很难用数学方法对其建模,因此本课题采用液压传感器对装载机液压缸压力值的采样来实现间接称重的目的。通过对装载机动力称重系统的建模分析,得出铲斗升举的高度与动臂液压缸压力之间的函数关系式。采用在装载机铲斗在上升过程中,液压缸压力值线性最好的一段为采样区间。通过在动臂上固定两个位置传感器来确定采样区间。经过大量测试分析,装载机铲斗在载重同一重物下,液压缸压力随铲斗升举的速度增大而增大。另外,液压缸的压力也随装载机的行驶状态不同而不同。由此得出,液压缸的压力值受铲斗升举速度和装载机行驶速度影响。因此,本系统采用加速度倾角传感器对装载机行驶状态进行识别,根据系统在采样区间内的采样次数间接得出铲斗升举的速度,进而根据其速度对重量进行分析计算,从而实现真正意义上的动态称重。本文针对上述特点,对装载机智能动态系统进行了软硬件设计,最后通过大量测试,验证了称重系统的精确性和可靠性。测量误差稳定在1%以内,达到了理想效果。目前,此系统已在广东佛山古德电子科技有限公司得到批量生产,并在市场上推广使用。
【图文】：

地磅,电厂,装载机

题的研究背景着现代机械化生产的发展，装载机已经被应用到各个领域，，如城建、铁路矿山、油田、港口、矿山、市政建设、国防等施工建设中。装载机的工作程进度，工程质量，以及工程施工成本等方面起着决定性作用。因此，提的工作效率，对加快工程施工建设速度、提高工程质量、减轻劳动强度、成本等方面有着积极的作用[1-4]。传统的装载机上，装载机对散堆物料一直采用侧比重划线估算的方法来控量，致使称重误差大。过载，造成供应方的直接经济损失，并且成为货运安全隐患，如交通事故、车辆损坏等；欠载，则损害需求方的经济利益，效率，提高运输成本。另外，由于装载机未安装自动称重装置，致使物料量依赖于地磅等称重装置，致使装卸效率极其低下，随着装卸次数的增加笔不小的计量费用。如图 1.1 所示，在某电厂外，等候过地磅的运煤车辆

装载机,动力学模型,动臂,液压缸

度不同，其动臂液压缸内所承载的压力不同。把装载机动力学模型简化处理，得到了其动臂力矩的简化原理模型，如图2.1所示。图中aP 为装载机的动臂在举升过程中，液压缸向上推举动臂时，液压缸上部出油口的压强；bP 为动臂在举升过程中，液压缸向上推举动臂时，液压缸下部进油口压强；aS 为液压缸上部出油口压强所承受的面积；bS 为液压缸下部进油口压强所承受的面积。xW 为装载机铲斗所载重的货物质量；oW 为装载机动臂和铲斗的自重；F为动臂液压缸进出口压力的压力差；aL 为铲斗与动臂转动点之间的距离；bL 为液压缸支撑点与动臂转动点之间的距离；cL 为动臂及铲斗自重质点与动臂转动点之间的距离；δ 为动臂与液压缸压力方向的夹角；γ 为动臂在升举过程中某时刻与水平面的夹角。在动臂举升过程中，动臂液压缸进出口压力的压力差由下式计算得出：b b a aF = P S P S（2.1）装载机工作装置在在工作过程中动臂所受的合力矩方程为：J ω = ∑ M（2.2）式中J 为动臂升举过程中对转动点的转动惯量，ω 为动臂升举过程中的角加速度，∑ M为动臂所受的合力矩。因此，忽略摩擦力等外因影响，装载机动力学力矩方程为：sin cos cosb o c x aFL δ W L γ W L γ = Jω（2
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH243

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