专利名称：电动挖掘机称重方法
技术领域：
本发明涉及一种电动挖掘机的称重方法，该方法尤其适应于免扭圆铲杆式电动挖掘机的称重。
背景技术：
电动挖掘机主要用于大型露天矿的土壤、岩石、矿石和煤炭的挖掘，按照推压方式的不同分为齿轮齿条推压式电动挖掘机和免扭圆铲杆式电动挖掘机。以往为了统计单台挖掘机的产量只能通过专门的人员来记录装载车数来估计，这样统计出来的数字不仅误差多，还增加了人员的投入。申请号为200710185462. 5的中国专利公告了一种齿轮齿条推压式电动挖掘机的称重方法，这种方法通过提升电机上的转矩与钢丝绳的提升力之间的关系式计算出钢丝绳 对铲斗的提升力、通过推压电机上的转矩与钢丝绳推压力之间的关系式计算出推压斗杆对铲斗的推力，然后在由动臂、编码器所测得推压行程、提升行程组成的三角形中用余弦定理分别计算出称重时起重臂与推压斗杆之间的夹角和起重臂与提升钢丝绳之间的夹角，最终通过铲斗的受力平衡计算出物料的重量。该专利的技术方案虽然节省了人力，但该计算方法忽略了铲杆和附着在铲杆上其它部件重力的影响，因此按照该技术方案计算出来的物料重量会有比较大的误差，而且该专利技术方案不适应钢丝绳推压的电铲。然后该专利方案中起重臂与推压斗杆之间的夹角和起重臂与天轮右侧提升钢丝绳之间的夹角是用余弦定理计算得到的，由于动臂的延长线和天轮右侧的提升钢丝绳延长线没有相交在提升钢丝绳与天轮右侧的切点，由于该切点相对于天轮是改变的，动臂不会变，挂锁相对于铲杆是一定形变，这样造成的封闭图形并不是一个真正的三角形，所以利用余弦定理会造成误差。此外该技术方案中钢丝绳对铲斗的提升力和推压斗杆对铲斗的推力分别是通过这两个力与提升电机转矩和推压电机转矩的关系式计算出来的，这两个关系式中的推压/提升电机到工作机构输出之间的传动效率是经常变化的，而在计算中它们都是取一个固定的值，因此这样算出来的钢丝绳对铲斗的提升力和推压斗杆对铲斗的推力误差比较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种准确度较高的电动挖掘机称重方法。本发明的技术方案是I、一种电动挖掘机的称重方法，其特征在于包括如下步骤I)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(Xe)，％)、铲杆及附着在铲杆上部件所构成的整体重心坐标为(X1, Υι)>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(χ3^ %)、提升钢丝绳与纟产斗挂锁连接点的坐标为(A，y4)、天轮的圆心坐标为(χ5，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Λχ，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χ' C1、铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的重心横坐标V i、提升钢丝绳与铲斗连接点的坐标(X' 4，y, 4)，χ' 0= (χ0+Δ χ) X cos a-y0X sin α(I)χ1 f (X1+Δ χ) X cos α-Y1X sin α(2)χ' 4= (χ4+Δ χ) X cos α-y4X sin α(3)y' 4= (χ4+Δ χ) X sin α+y4X cos α(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 X cos ( β 2_ β J(5)Y6=Y1 4+L2Xsin(3 2_β )(6)铲斗在天轮的右侧，X6=X' 4_L2 X cos ( β 2+ β i)(7)Y6=Y1 4+L2Xsin(3 2+β )(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，
Ci-C0.L2 = F■■■■■■二, X L(9 J式(9)中，Ctl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Ctl到Cn所对应的提升钢丝绳长度；式(5)、(6)、(7)和(8)中，P1是称重时天轮和铲斗间提升钢丝绳，与天轮圆心(χ5，y5)至提升钢丝绳和铲斗挂锁连接点(χ' 4，y, 4)的连线的夹角，可以用下列公式计算得到，
rpi = sin-1..........................................................................................................................................................................................................(10)
*、/r2 + L|式(10)中，r是天轮半径；式(5)、(6)、(7)和(8)中，β 2是称重时天轮圆心(x5, y5)至提升钢丝绳和伊斗挂锁连接点(X' ,,Y1 4)的连线与X轴的夹角，可用下列公式计算得到，β., = tan-1(11)
‘尤4 - X55)由下列公式计算提升钢丝绳拉力F1的力臂D1,
权利要求
1.一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(X(1，％)、铲杆及附着在铲杆上部件所构成的整体重心坐标为(X1, yl)、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)、提升钢丝绳与伊斗挂锁连接点的坐标为(χ4，y4)、天轮的圆心坐标为(χ5，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Λχ，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'C1、铲杆及附着在铲杆上部件所构成整体的重心横坐标V i、提升钢丝绳与铲斗连接点的坐标(X' 4，y, 4)， X1 0= (χ0+Δ X) X cos a-y0X sin a(I) χ' f (X1+Δ χ) X cos α-Y1X sin α(2) χ' 4= (χ4+Δ χ) X cos α-y4X sin α(3) y' 4= (χ4+Δ χ) X sin α+y4X cos α(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(χ6，y6)， 铲斗在天轮左侧， X6=X' 4+L2X cos ( β 2_ β 丄)(5) Y6=Y1 4+L2Xsin(@ 2-β D(6) 铲斗在天轮的右侧， X6=X' 4_L2X cos ( β 2+ β i)(7) Y6=Y1 4+L2Xsin(@ 2+β D(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，
2.根据权利要求I所述的电动挖掘机称重方法，其特征在于所述电动挖掘机的称重在回转过程开始后O. 3至O. 7秒内开始。
3.根据权利要求I或2所述的电动挖掘机称重方法，其特征在于还包括对称重结果筛选的步骤，设定电铲的满斗物料质量值Mn，当称重结果M小于Mn的5%或者大于Mn的·120%，则本次称重的结果不在合理范围内，不予取值；当称重结果M大于Mn的5%且小于Mn的120%，则本次称重的结果在合理范围内，予以取值。
全文摘要
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。
文档编号G01G19/14GK102914351SQ20121038460
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者崔崴 申请人:中钢集团衡阳重机有限公司