【摘要】：目前,市場上的稱重系統(tǒng)大多采用靜止稱重或在勻速行駛狀態(tài)下稱重,并不是真正意義上的動態(tài)稱重。本文以實現(xiàn)裝載機動態(tài)稱重為目的,考慮其工作環(huán)境惡劣等特點,提出了基于可編程邏輯控制器(PLC)的裝載機智能動態(tài)稱重系統(tǒng)。 由于裝載機動力學模型結構復雜,很難用數(shù)學方法對其建模,因此本課題采用液壓傳感器對裝載機液壓缸壓力值的采樣來實現(xiàn)間接稱重的目的。通過對裝載機動力稱重系統(tǒng)的建模分析,得出鏟斗升舉的高度與動臂液壓缸壓力之間的函數(shù)關系式。采用在裝載機鏟斗在上升過程中,液壓缸壓力值線性最好的一段為采樣區(qū)間。通過在動臂上固定兩個位置傳感器來確定采樣區(qū)間。經(jīng)過大量測試分析,裝載機鏟斗在載重同一重物下,液壓缸壓力隨鏟斗升舉的速度增大而增大。另外,液壓缸的壓力也隨裝載機的行駛狀態(tài)不同而不同。由此得出,液壓缸的壓力值受鏟斗升舉速度和裝載機行駛速度影響。因此,本系統(tǒng)采用加速度傾角傳感器對裝載機行駛狀態(tài)進行識別,根據(jù)系統(tǒng)在采樣區(qū)間內(nèi)的采樣次數(shù)間接得出鏟斗升舉的速度,進而根據(jù)其速度對重量進行分析計算,從而實現(xiàn)真正意義上的動態(tài)稱重。 本文針對上述特點,對裝載機智能動態(tài)系統(tǒng)進行了軟硬件設計,最后通過大量測試,驗證了稱重系統(tǒng)的精確性和可靠性。測量誤差穩(wěn)定在1%以內(nèi),達到了理想效果。目前,此系統(tǒng)已在廣東佛山古德電子科技有限公司得到批量生產(chǎn),并在市場上推廣使用。
【圖文】：

題的研究背景著現(xiàn)代機械化生產(chǎn)的發(fā)展，裝載機已經(jīng)被應用到各個領域，，如城建、鐵路礦山、油田、港口、礦山、市政建設、國防等施工建設中。裝載機的工作程進度，工程質(zhì)量，以及工程施工成本等方面起著決定性作用。因此，提的工作效率，對加快工程施工建設速度、提高工程質(zhì)量、減輕勞動強度、成本等方面有著積極的作用[1-4]。傳統(tǒng)的裝載機上，裝載機對散堆物料一直采用側(cè)比重劃線估算的方法來控量，致使稱重誤差大。過載，造成供應方的直接經(jīng)濟損失，并且成為貨運安全隱患，如交通事故、車輛損壞等；欠載，則損害需求方的經(jīng)濟利益，效率，提高運輸成本。另外，由于裝載機未安裝自動稱重裝置，致使物料量依賴于地磅等稱重裝置，致使裝卸效率極其低下，隨著裝卸次數(shù)的增加筆不小的計量費用。如圖 1.1 所示，在某電廠外，等候過地磅的運煤車輛

度不同，其動臂液壓缸內(nèi)所承載的壓力不同。把裝載機動力學模型簡化處理，得到了其動臂力矩的簡化原理模型，如圖2.1所示。圖中aP 為裝載機的動臂在舉升過程中，液壓缸向上推舉動臂時，液壓缸上部出油口的壓強；bP 為動臂在舉升過程中，液壓缸向上推舉動臂時，液壓缸下部進油口壓強；aS 為液壓缸上部出油口壓強所承受的面積；bS 為液壓缸下部進油口壓強所承受的面積。xW 為裝載機鏟斗所載重的貨物質(zhì)量；oW 為裝載機動臂和鏟斗的自重；F為動臂液壓缸進出口壓力的壓力差；aL 為鏟斗與動臂轉(zhuǎn)動點之間的距離；bL 為液壓缸支撐點與動臂轉(zhuǎn)動點之間的距離；cL 為動臂及鏟斗自重質(zhì)點與動臂轉(zhuǎn)動點之間的距離；δ 為動臂與液壓缸壓力方向的夾角；γ 為動臂在升舉過程中某時刻與水平面的夾角。在動臂舉升過程中，動臂液壓缸進出口壓力的壓力差由下式計算得出：b b a aF = P S P S（2.1）裝載機工作裝置在在工作過程中動臂所受的合力矩方程為：J ω = ∑ M（2.2）式中J 為動臂升舉過程中對轉(zhuǎn)動點的轉(zhuǎn)動慣量，ω 為動臂升舉過程中的角加速度，∑ M為動臂所受的合力矩。因此，忽略摩擦力等外因影響，裝載機動力學力矩方程為：sin cos cosb o c x aFL δ W L γ W L γ = Jω（2
【學位授予單位】：中原工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH243

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