一种具有悬臂式称重装置的抓斗起重机的制作方法

本实用新型涉及一种测量设备，尤其是一种具有悬臂式称重装置的抓斗起重机。

背景技术：

目前，随着国家城市化进程的加快，城市垃圾量的提升，垃圾抓斗起重机是垃圾焚烧发电厂的核心设备之一，垃圾焚烧发电厂使用的抓斗起重机需求量不断提高。垃圾抓斗起重机自动化程度和垃圾焚烧量的控制要求也不断增高，随着生活垃圾焚烧发电厂运营管理水平的不断提高，对垃圾抓斗起重机称重计量精度不断地提出高要求，从原有的3%左右提高到≤1.5%甚至≤1%。传统的超载限制系统技术其精度只有5%，已经不能满足该领域计量精度要求，有的企业为了提高称重计量精度，在已有的技术思路前提下，采用多点布置传感器和双层小车方式，在车轮位置用多种取力方式和累计计算方法称量，实际效果很不理想。

中国专利（cn201605105u）公开了一种高精度称重的抓斗起重机。该抓斗起重机采用的传感器为悬臂传感器，传感器安装于小车端梁与车轮箱之间，车轮箱绕铰接轴自由转动。由于传感器安装位置远离钢丝绳卷筒，且采用四点取力，附加力矩和不可预测震动引起的动态震动因素较多，严重影响了称重精度，实际应用效果不好。

中国专利（cn203112357u）公开了一种双梁桥式抓斗起重机的称量装置。该称量装置公布了一种称重的原理，称量装置的工作原理是：当抓斗起重机抓取重物起吊转为运输过程中，抱闸属于抱紧状态，这时提升卷筒两端均承受起吊重物重量的1/2，起吊的载荷由电阻应变式称重传感器检测，传感器受压产生与载荷成比例的电压信号经过信号放大器放大后，输送到称重显示器转化为数字来显示起吊重量，从而在装运过程中将抓斗起吊重量的误差控制在5%范围内，对称重结构没有论述和涉及，且称重精度远不能达到目前领域内要求的精度值，因而不具有实际应用意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种具有悬臂式称重装置的抓斗起重机，通过采用悬臂式称重装置以及不受附加力矩影响的传力路径实现了抓斗的精确称重。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种具有悬臂式称重装置的抓斗起重机，其包括小车架、钢丝绳卷筒、减速机以及悬臂式应力传感器；所述钢丝绳卷筒可旋转地安装在所述小车架上；所述减速机悬挂设置在所述钢丝绳卷筒的一端，所述减速机的输出轴与所述钢丝绳卷筒同轴连接；所述悬臂式应力传感器设置在所述减速机与所述小车架之间；所述钢丝绳卷筒上卷绕有钢丝绳，所述钢丝绳的底端悬吊有液压抓斗；所述钢丝绳及所述液压抓斗作用在所述钢丝绳卷筒上产生的力矩通过所述减速机传递至所述悬臂式应力传感器上。

所述减速机的输入端通过万向式传动轴与所述电机连接。

所述小车架上设置有传感器底座，所述悬臂式应力传感器安装在所述传感器底座上。

所述减速机上安装有可调式连杆，所述可调式连杆上设置有调节杆；所述调节杆的一端与所述悬臂式应力传感器的受力点保持接触。

所述调节杆与所述受力点相接触的一端为球面，所述调节杆通过螺纹副与所述可调式连杆进行连接；所述螺纹副用以调节所述调节杆与所述受力点的间距，以使得所述调节杆与所述受力点紧密贴合。

所述悬臂式应力传感器通过信号线与称重显示仪表连接。

所述小车架上设置有两个轴承座，所述钢丝绳卷筒的两端分别安装在所述轴承座上。

所述减速机和所述小车架之间连接有安全连接件。

本实用新型的优点是：（1）通过力矩取力形式，结构简单，称重精度高。经试验验证其计量精度误差≤1%，稳定值≤1.5%；（2）可以在软件的支持下，将称重重量实时显示，并能够采集每斗（每次）的投料垃圾重量并进行班次累计和月累计，记录、统计、存储和打印。

附图说明

图1为具有悬臂式称重装置的抓斗起重机的侧视图；

图2为具有悬臂式称重装置的抓斗起重机的俯视图；

图3为悬臂式应力传感器的安装结构的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中标记1-15分别表示为：电机1、减速机2、万向式传动轴3、钢丝绳卷筒4、轴承座5、钢丝绳6、液压抓斗7、悬臂式应力传感器8、可调式连杆9、调节杆10、传感器底座11、安全连接件12、销轴13、小车架14和信号线15。

实施例：如图1至3所示，本实施例包括一种具有悬臂式称重装置的抓斗起重机，其包括小车架14、钢丝绳卷筒4、减速机2以及悬臂式应力传感器8；钢丝绳卷筒4的两端通过轴承座5安装在小车架14上；减速机2悬挂设置在钢丝绳卷筒4的一端，减速机2的输出轴与钢丝绳卷筒4同轴连接。悬臂式应力传感器8设置在减速机2与小车架14之间；钢丝绳卷筒4上卷绕有钢丝绳6，钢丝绳6的底端悬吊有液压抓斗7。

减速机2悬空设置，其与小车架14之间没有设置地脚螺栓等固定装置，这使得减速机2可将钢丝绳卷筒4的扭矩传递至悬臂式应力传感器8上。钢丝绳6及液压抓斗7作用在钢丝绳卷筒4上产生的力矩通过减速机2传递至悬臂式应力传感器8上，根据悬臂式应力传感器8测量的力矩以及减速机2和钢丝绳卷筒4的尺寸可推算出液压抓斗7及其装载的物料的总重量。上述力矩传输路径中没有附加力矩，使得测量结果更加精确。

由于减速机2悬空设置，为了保证安全，在减速机2和小车架14之间设置有安全连接件12，安全连接件12为柔性链式结构，其两端分别通过销轴13与减速机2以及小车架14连接。正常状态下安全连接件12处于松弛状态，并不受力。当减速机2与钢丝绳卷筒4之间的由于意外发生断开时，安全连接件12可防止减速机2发生坠落。

具体的，电机1通过万向式传动轴3和减速机2的输入轴连接，减速机2和钢丝绳卷筒4同轴固定连接，使得减速机2输出的扭矩可驱动钢丝绳卷筒4转动。钢丝绳卷筒4的两端通过两个轴承座5安装在小车架14上，钢丝绳卷筒4可在减速机2的驱动下自由转动。钢丝绳6卷绕在钢丝绳卷筒4上，钢丝绳6的底端通过卸扣（或吊环）和液压抓斗7连接。具体的，液压抓斗7的顶端设置有两个吊环，钢丝绳6通过卸扣与该吊环连接。

小车架14上固定设置有传感器底座11，悬臂式应力传感器8通过固定螺栓安装于传感器底座11上。可调式连杆9一端和减速机2的外壳通过螺栓连接，其另一端安装有调节杆10，调节杆10用于和悬臂式应力传感器8的受力点保持接触。

调节杆10与悬臂式应力传感器8的受力点相接触的一端为球面，调节杆10通过螺纹副与可调式连杆9进行连接。螺纹副用以调节调节杆10与受力点之间的间距，以使得调节杆10与受力点紧密贴合，并在受力点上形成正压力，以便减速机2将力矩传递至悬臂式应力传感器8。

液压抓斗7的总重量和钢丝绳卷筒4的力臂（钢丝绳卷筒4的半径）产生的力矩和作用在悬臂式应力传感器8上的力和力臂（传感器受力点到卷筒中心距）产生的力矩大小相等，方向相反。作用到悬臂式应力传感器8上的力和液压抓斗7的总重量（重力）呈线性关系，其线性常数值为钢丝绳卷筒4的半径和悬臂式应力传感器8的受力点到钢丝绳卷筒4的中心距的比值。可调式连杆9将力矩传递到悬臂式应力传感器8，悬臂式应力传感器8通过信号线15将测量结果传递到安装于控制室（或驾驶室）中的称重显示仪表，称重显示仪表包括起重机控制器或电子显示仪表。此外，悬臂式应力传感器8的测量结果可通过总线上传到控制室（或司机室）。上述过程中，数据传输可靠、稳定，成本低廉。

悬臂式应力传感器8采用力矩取力方式，将钢丝绳6受到的重力（重量）以线性比例传递到减速机2上，减速机2上的可调式连杆9将力矩传递到悬臂式应力传感器8上，检测结果通过信号线传递到安装于控制室（或驾驶室）的起重机电子显示仪表或显示面板，上述过程没有附加力矩的影响，起重机其它部位的震动引起的附加力也很小，保证了悬臂式应力传感器8的测量精确度。

由于钢丝绳6承受的总拉力f（一般为等于液压抓斗7的自重、液压抓斗7抓取的物料重量以及钢丝绳6的重量之和）对钢丝绳卷筒4作用，产生扭矩m，此时悬臂式应力传感器8承受的压力值=m/l（l为力臂，悬臂式应力传感器8的受力点到钢丝绳卷筒4的中心之间的距离）。通过上述分析可知，通过悬臂式应力传感器8的测量结果以及各种固有的尺寸数据，可得出钢丝绳6的承受的总拉力f，再结合钢丝绳6的自重以及液压抓斗7的自重，可得出液压抓斗7抓取的物料的实际重量。在减速机2的输出轴处设置有抱闸装置，测量过程中需要使用抱闸装置使得减速机2处于静止状态，此时电机1也处于停转状态，万向式传动轴3不会向减速机2输出扭矩。

在具体实施本实施例的过程中，需要确定各种参数。确定参数的过程中，根据减速机2的尺寸、液压抓斗7的自重及抓取能力等参数，可确定悬臂式应力传感器8所承受的最大压力值，用最大压力值可换算得出悬臂式应力传感器8可以作为配选传感器压力等级的主要参数依据。在进行不同起重量的起重机进行称重传感器选择时，可以预选设定传感器的参数，再根据抓斗最大重量（自重+抓取垃圾重量）、卷筒直径等，计算得出力臂l的数值。

随着国家环保战略的实施和积极推进，垃圾焚烧发电已经全面替代垃圾填埋，作为生活垃圾焚烧发电厂核心设备的垃圾抓斗起重机的应用和自动化/半自动化要求越来越高，为了结算的需要，精确称重就显得很重要，本实施例中的称重装置的设计技术作为垃圾抓斗起重机的重要组成部分对该领域的技术促进有着较大有益效果：与目前国内广泛应用的垃圾抓斗起重机称重装置相比，本称重系统采用悬臂式应力传感器8作为测量的元件，通过力矩取力形式，布置于卷筒近端，能有效提高计量精度。经试验验证其计量精度误差≤1%，稳定值≤1.5%。测量过程中，需要采集每斗（每次）的投料垃圾重量并进行班次累计、周累计、月累计和年累计，且精度要求误差值≤1%，因此采用了悬臂式应力传感器力矩取力的形式，该结构形式安装及调试较为方便，且取力准确。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。