本发明涉及移动机械电子称重技术领域，特别是涉及一种车辆负载自称重系统及方法。
背景技术：
目前，在多轴线液压悬挂车辆中，其负载有多种多样，如钢卷、废钢、铁水包、临时移动的船体等，其中有些负载需要时刻监控其质量。如将高炉铁水放到铁水包的过程中，此时铁水包是放置在运输车上的，就必需要时刻监控铁水包的重量，以保证作业的安全性。为解决此问题，目前较为常见的做法是：在铁水包运输车上放置称量传感器，铁水包两侧的支架放置在称量传感器上，通过称量传感器的检测结果来计算负载铁水包的重量。但是，此种负载重量计算方法需要额外添置称量传感器、接线盒、重量变送器等电气检测装置和控制装置，从而增加了设备的制作成本，且还需要一定的安装空间，不利于运输车自身结构的优化设计。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车辆负载自称重系统，适用于液压悬挂车辆，其利用车辆自身结构特点计算负载重量，从而大大降低设备的制作成本。
为实现上述目的，本发明提供一种车辆负载自称重系统，用于具有n个支撑点的液压悬挂车辆，所述液压悬挂车辆包括车架和多组设在车架下方的液压悬挂支撑装置，每组液压悬挂支撑装置都包括回转支承、走行支撑臂、走行拐臂、悬挂油缸及支撑车桥，所述回转支承的外圈与车架相连接，回转支承的内圈与走行支撑臂的水平部固定连接，所述走行拐臂的一端与走行支撑臂的下端铰接，走行拐臂的另一端通过支撑车桥与车轮相连接，所述悬挂油缸的两端分别与走行支撑臂的水平部和走行拐臂的中部铰接，所述车辆负载自称重系统包括：n个压力传感器，用于分别检测每个支撑点处的悬挂油缸的工作压力p1、p2、…pn；n个检测器，用于分别检测每个支撑点处的悬挂油缸的工作位置x1、x2、…xn；控制器，与所述n个压力传感器和n个检测器相连接，用于计算每个支撑点处的支撑力f1、f2、…fn、以及负载重量g负。
本申请利用液压悬挂车辆的自身结构特点去检测液压悬挂车辆一个或多个支撑点处液压悬挂支撑装置的支撑力及悬臂油缸的工作状态，从而根据相关数据计算得到负载重量，其只需要增加至少一个压力传感器和至少一个悬挂油缸工作位置检测用的检测器即可，不需要另配专用的称量系统，也不需要特定的安装空间，从而大大降低设备成本。
上述技术方案中，每个支撑点处悬挂油缸的工作位置x可以通过以下两种方式获得：
方式一、所述检测器为位移传感器，用于检测每个支撑点处的悬挂油缸的活塞杆伸长量l1、l2、…ln，所述悬挂油缸的工作位置x则由悬挂油缸的活塞杆伸长量l的函数来表达：x＝f(l)。
方式二、所述检测器为角度传感器，用于检测每个支撑点处的走行拐臂的偏摆角度θ1、θ2、…θn，所述悬挂油缸的工作位置x则由走行拐臂的偏摆角度θ的函数来表达：x＝f(θ)，同时，本申请中，所述走行拐臂的偏摆角度θ是指走行拐臂相对于相应支撑区域内走行支撑臂的偏摆角度。
进一步地，液压悬挂车辆为至少两轴线的多轴线结构，即车辆的前侧部位和后侧部位均至少设有一根轴线，至少一根轴线的左右两侧均设有所述液压悬挂支撑装置。
作为上述方案的进一步优选，所述前侧部位中的多根轴线左端的多组液压悬挂支撑装置中的悬挂油缸通过第一管路相连接，第一管路的端部具有第一接口a；前侧部位中的多根轴线右端的多组液压悬挂支撑装置中的悬挂油缸通过第二管路相连接，第二管路的端部具有第二接口b；所述后侧部位中的多根轴线左端的多组液压悬挂支撑装置中的悬挂油缸通过第三管路相连接，第三管路的端部具有第三接口c；后侧部位中的多根轴线右端的多组液压悬挂支撑装置中的悬挂油缸通过第四管路相连接，第四管路的端部具有第四接口d；所述第一接口a、第二接口b、第三接口c和第四接口d分别和举升控制阀组相连接；当第一接口a、第二接口b、第三接口c和第四接口d互不接通时，则整车为四点支撑，所述n＝4；当第一接口a和第二接口b接通、并与第三接口c和第四接口d互不接通时，则整车为三点支撑，所述n＝3；当第三接口c和第四接口d接通、并与第一接口a和第二接口b互不接通时，则整车为三点支撑，所述n＝3。因此，整车为四点支撑结构或三点支撑结构，从而大大提高整车的支撑平衡性和稳定性，进而保证车辆进行运输作业、特别是运输铁水时的安全性。
进一步地，还包括设在驾驶室中的显示器，所述显示器与控制器相连接，用于显示负载重量g负，以便于驾驶室中的驾驶员清楚地知道负载重量，进而可进行相关的操作。
优选地，所述控制器为车辆plc控制器。
本发明还提供一种车辆负载自称重方法，包括如上所述的车辆负载自称重系统，所述控制器中预存有除去位于悬挂油缸下方机构重量的车辆自重g车，所述负载重量g负＝f1+f2+…+fn-g车＝f(p1、x1)+f(p2、x2)+…+f(pn、xn)-g车。
如上所述，本发明涉及的车辆负载自称重系统及方法，具有以下有益效果：
本申请利用液压悬挂车辆的自身结构特点去检测液压悬挂车辆一个或多个支撑点处液压 悬挂支撑装置的支撑力及悬臂油缸的工作状态，从而根据相关数据计算得到负载重量，其只需要增加至少一个压力传感器和至少一个悬挂油缸工作位置检测用的检测器即可，不需要另配专用的称量系统，也不需要特定的安装空间，从而大大降低设备成本。
附图说明
图1为本申请中液压悬挂车辆的俯视图。
图2为本申请中液压悬挂支撑装置的结构示意图。
元件标号说明
1车架
2回转支承
3走行支撑臂
4悬挂油缸
5走行拐臂
6车轮
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本申请提供一种车辆负载自称重系统，用于具有n个支撑点的液压悬挂车辆，所述液压悬挂车辆为包括至少两根轴线的多轴线结构，如图1所示，车辆的前侧部位和后侧部位均设有多根轴线，每根轴线的左右两端均设有位于车架1下方的液压悬挂支撑装置。本实施例中，所述前侧部位和后侧部位均设有三根轴线，因此，整车为六轴线结构，每轴线都设有两个支撑车桥。如图2所示，所述液压悬挂支撑装置包括回转支承2、走行支撑臂3、走行拐臂5、 悬挂油缸4及支撑车桥，所述回转支承2的外圈通过螺栓与车架1固定连接，回转支承2的内圈通过螺栓与走行支撑臂3的水平部固定连接，所述走行拐臂5的一端与走行支撑臂3的下端铰接，走行拐臂5的另一端通过支撑车桥与车轮6相连接，所述悬挂油缸4的两端分别与走行支撑臂3的水平部和走行拐臂5的中部铰接。
为了保证液压悬挂车辆支撑的平衡性和稳定性，本申请中，整车采用三点支撑结构或四点支撑结构。具体说，如图1所示，所述前侧部位中的三根轴线左端的三组液压悬挂支撑装置中的三个悬挂油缸4通过第一管路相连接，第一管路的端部具有第一接口a，形成整车的第一支撑点。前侧部位中的三根轴线右端的三组液压悬挂支撑装置中的三个悬挂油缸4通过第二管路相连接，第二管路的端部具有第二接口b，形成整车的第二支撑点。所述后侧部位中的三根轴线左端的三组液压悬挂支撑装置中的三个悬挂油缸4通过第三管路相连接，第三管路的端部具有第三接口c，形成第三支撑点。后侧部位中的三根轴线右端的三组液压悬挂支撑装置中的三个悬挂油缸4通过第四管路相连接，第四管路的端部具有第四接口d，形成第四支撑点。所述第一接口a、第二接口b、第三接口c和第四接口d分别和举升控制阀组相连接，用于控制每组液压悬挂支撑的举升和下降，举升控制阀组上还设有控制球阀，用于控制四个接口之间的通断。
当整车为四点支撑结构时，通过举升控制阀组上的控制球阀实现第一接口a、第二接口b、第三接口c和第四接口d的互不接通、相互隔断，因此，整车具有四个支撑区域，也就是具有四个支撑点，所述n＝4，四个支撑点分别为：第一支撑点、第二支撑点、第三支撑点和第四支撑点。当整车为三点支撑结构时，通过举升控制阀组上的控制球阀实现第一接口a与第二接口b接通、或第三接口c与第四接口d接通；当第一接口a和第二接口b接通、但与第三接口c和第四接口d互不接通时，整车具有三个支撑区域，也就是具有三个支撑点，所述n＝3，第一支撑点和第二支撑点合并为一个支撑点，再加第三支撑点和第四支撑点；当第三接口c和第四接口d接通、但与第一接口a和第二接口b互不接通时，整车也具有三个支撑区域，也就是具有三个支撑点，所述n＝3，第三支撑点和第四支撑点合并为一个支撑点，再加第一支撑点和第二支撑点。
车辆装载负载时，整车重量包括车辆自重和负载重量，且车辆自重和负载重量都通过多组液压悬挂支撑装置支撑，随着负载重量的变化，悬挂油缸4的工作压力也产生相应的变化，本申请通过监测相应位置悬挂油缸4的工作压力及悬挂油缸4的工作位置信息，来计算车辆上承载的负载重量。具体说，所述车辆负载自称重系统包括：
n个压力传感器，用于分别检测每个支撑点处的悬挂油缸4的工作压力p1、p2、…pn；
n个检测器，用于分别检测每个支撑点处的悬挂油缸4的工作位置x1、x2、…xn；
控制器，与所述n个压力传感器和n个检测器相连接，用于计算每个支撑点处的支撑力f1、f2、…fn、以及负载重量g负。
包括有上述车辆负载自称重系统的车辆负载自称重方法为：所述控制器中预存有除去位于悬挂油缸4下方机构重量的车辆自重g车，所述负载重量g负＝f1+f2+…+fn-g车＝f(p1、x1)+f(p2、x2)+…+f(pn、xn)-g车。
进一步地，还包括设在驾驶室中的显示器，所述显示器与控制器相连接，用于显示负载重量g负，便于驾驶员根据负载的实时重量进行相关的操作。所述控制器为车辆plc控制器。
下面以具有四点支撑结构的液压悬挂车辆为一实施例来更加清楚地说明本申请。
液压悬挂车辆具有四个支撑点，故有四个支撑区域，如图1所示，四个支撑区域分别位于车架1的左前侧、右前侧、左后侧和右后侧。每个支撑区域中都设有一个压力传感器，检测到每个支撑区域内的悬挂油缸4的工作压力为p1、p2、p3、p4；每个支撑区域中都设有一个悬挂油缸工作位置检测用的检测器，检测到每个支撑区域内的悬挂油缸4的工作位置为x1、x2、x3、x4。
图1中，位于车架1左前侧支撑区域中液压悬挂支撑装置的支撑力f1可采用该支撑区域内、悬挂油缸41的工作压力p1和工作位置x1组成的函数表达式来表示：f1＝f(p1、x1)。同理，图1中，位于车架1左后侧支撑区域中液压悬挂支撑装置的支撑力f2可采用该支撑区域内、悬挂油缸42的工作压力p2和工作位置x2组成的函数表达式来表示：f2＝f(p2、x2)。图1中，位于车架1右前侧支撑区域中液压悬挂支撑装置的支撑力f3可采用该支撑区域内、悬挂油缸43的工作压力p3和工作位置x3组成的函数表达式来表示：f3＝f(p3、x3)。图1中，位于车架1右后侧支撑区域中液压悬挂支撑装置的支撑力f4可采用该支撑区域内、悬挂油缸44的工作压力p4和工作位置x4组成的函数表达式来表示：f4＝f(p4、x4)。
同时，车辆自重为g车，且车辆自重g车不包括位于悬挂油缸4下方机构(如车轮6、支撑车桥、轮胎等)的重量，所述车辆自重g车可通过称量等方式确定，并预先存入控制器中。因此，整车为四点支撑方式时，车辆上负载的重量g负＝f1+f2+f3+f4-g车＝f(p1、x1)+f(p2、x2)+f(p3、x3)+f(p4、x4)-g车。其中，如果整车的负载重心位置不变，则可以仅检测一个支撑区域的中的悬挂油缸4的工作压力p和工作位置x，如仅检测车架1左前侧支撑区域内悬挂油缸4的工作压力p1和工作位置x1，此时，负载重量g负可以表示为：g负＝f1*k-g车，其中，k为固定系数，与负载的中心位置有关，车辆设计制作完成后，负载的中心位置不变，则k为固定值，k可通过基本的力学公式推导计算。
进一步地，上述实施例中，悬挂油缸的工作位置x可以用悬挂油缸的活塞杆伸长量l的函数来表达：x＝f(l)，此时，所述检测器设置为位移传感器，用于检测每个支撑点处的悬挂油缸的活塞杆伸长量l1、l2、…ln。或者，悬挂油缸的工作位置x可以用走行拐臂5相对于相应支撑区域内走行支撑臂3的偏摆角度θ的函数来表达：x＝f(θ)，此时，所述检测器设置为角度传感器，用于检测每个支撑点处的走行拐臂5的偏摆角度θ1、θ2、…θn。
优选地，为了提高数据检测的准确度，所述压力传感器、位移传感器和角度传感器都可以选用高精度的传感器，同时采用标准砝码负重对比进行参数标定，以此来提高车辆负载自称重系统的称重精度，使称重精度不低于3％。
综上所述，本申请利用液压悬挂车辆的自身结构特点、并配置一定数量的传感器就能实现车辆负载的称重，其不需要额外配置一套称重系统，因此，大大降低了设备成本。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。