一种自卸式车辆称重装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种自卸式车辆称重装置及其工作方法，属于称重装置技术领域。

背景技术：

目前，自卸式车辆已广泛应用于各种施工过程，对自卸式车辆装载重量进行测量有利于提高工作效率、提高经济效益、降低运营成本。现有通过磅秤来称重已经无法满足车队运营需求，而直接取力的称重方式安装、调试过程复杂，不利于车辆改造实施。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种自卸式车辆称重装置及其工作方法，既能准确称重，又能便于安装、调试。

为了实现上述目的，本发明采用的一种自卸式车辆称重装置，包括称重仪表、非接触式位移传感器、油压传感器以及倾角传感器，所述称重仪表固定在驾驶室，分别与倾角传感器、油压传感器、非接触式位移传感器通过信号电缆连接；所述倾角传感器固定在自卸式车厢；所述油压传感器安装在举升油缸进油油路；所述非接触式位移传感器固定在车架或与车架固定连接的部件上，用于测量车架与车桥之间的相对位移。

所述非接触式位移传感器有六个，分别测量前后悬挂与车架之间的位移；根据前后悬挂变形量计算车厢内载荷重心位置；通过固定于车厢的倾角传感器测量车厢举升角度，控制举升油缸适当举升车厢，使其前部脱离车架；在仅由举升油缸与后部车厢回转铰点承受车厢重量的情况下，根据车厢角度、车厢负载重心位置以及油压传感器检测的油缸举升力即可准确计算出车厢内载荷重量。

一种自卸式车辆称重装置的工作方法，对于上述的自卸车车辆称重装置，其工作方法包括如下步骤：

步骤一、车架与车桥之间通过钢板弹簧连接，车架与车桥之间距离为悬挂高度，车辆空载时悬挂高度为h0，载重后的悬挂高度为h，因载重量变化引起的悬挂位移h0-h，记为x；基于上述分析，车辆负重后可以测得前部悬挂位移x1，前悬挂受力fxg1；后部悬挂位移x2，后悬挂受力fxg2；

步骤二、前、后悬挂中心间的距离l，重心位置与后悬挂中心间的距离l1，根据力矩平衡可计算重心位置，即fxg2*l1＝fxg1*(l-l1)，可得l1＝fxg1*l/(fxg1+fxg2)；

步骤三、悬挂后铰点至车厢与车架回转铰点间的距离l3，则重心至车厢与车架后铰点间的距离lg＝l3+l1；

步骤四、根据举升油缸压力pyg和举升油缸的面积ayg，可计算油缸举升力为fyg＝pyg*ayg；

步骤五、举升油缸与车厢铰点至车厢与车架铰点间的距离为lcx，通过固定于车厢的倾角传感器测量得到车厢相对于车架的旋转角度θ；

步骤六、车厢与重物的重量为g，根据力矩平衡有fyg*cosθ*lcx＝g*lg*cosθ，可得出车厢与重物总重g＝fyg*lcx/lg；

步骤七、同理，可以计算出空载时的车厢重量gcx，两者相减即可得到车厢内重物的重量gw＝g-gcx。

与现有技术相比，本发明利用非接触式位移传感器测量有无重物状态下前后悬挂的悬挂高度，根据前后悬挂变形量计算车厢内载荷重心位置；通过固定于车厢的倾角传感器测量车厢举升角度，控制举升油缸适当举升车厢，使其前部脱离车架；在仅由举升油缸与后部车厢回转铰点承受车厢重量的情况下，根据油压传感器检测的油缸举升力、车厢角度、车厢负载重心位置即可准确计算出车厢内载荷重量。各个传感器安装简单，整个过程调试方便，能实现准确称重。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中重心位置计算原理示意图；

图3为本发明中车厢重量计算原理示意图。

图中：1、非接触式位移传感器，2、车厢，3、油压传感器，4、倾角传感器，5、车架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种自卸式车辆称重装置，包括称重仪表、非接触式位移传感器1、油压传感器3以及倾角传感器4，所述称重仪表固定在驾驶室，分别与倾角传感器4、油压传感器3、非接触式位移传感器1通过信号电缆连接；所述倾角传感器4固定在自卸式车厢2上；所述油压传感器3安装在举升油缸进油油路；所述非接触式位移传感器1固定在车架5或与车架固定连接的部件上，用于测量车架与车桥之间的相对位移。

如图1所示，所述非接触式位移传感器1有六个，对称安装在车架上正对前、后悬挂处的左右两侧，分别用于测量前、后悬挂与车架之间的位移；根据前后悬挂变形量计算车厢内载荷重心位置；通过固定于车厢的倾角传感器4测量车厢举升角度，控制举升油缸适当举升车厢，使其前部脱离车架；在仅由举升油缸与后部车厢回转铰点承受车厢重量的情况下，根据油压传感器3检测的油缸举升力，结合车厢角度、车厢负载重心位置即可准确计算出车厢内载荷重量。

如图1至图3所示，一种自卸式车辆称重方法，具体包括以下步骤：

首先，悬挂高度的测量：汽车车架与车桥之间安装有钢板弹簧，钢板弹簧作为减震弹簧其形变与受力呈线性关系，悬挂高度变化采用非接触式位移传感器1进行测量；如图1所示为了提高测量的准确度，前、后悬挂的高度变化均采用两个非接触式位移传感器1测量。

其次，重心位置的计算：若车厢载荷分布不均匀，各钢板弹簧形变量的不同变化，例如货物装载不均匀导致车厢整体重心位置靠前，则前部钢板弹簧形变量较大，而后部钢板弹簧形变量较小。车架与车桥之间通过钢板弹簧连接，车架与车桥之间距离为悬挂高度，悬挂高度由上述非接触式位移传感器测量，车辆空载时悬挂高度为h0，载重后的前悬挂高度h1，因载重量变化引起的前部悬挂位移为h0-h1，记为x1；载重后的前悬挂高度h2，因载重量变化引起的悬挂位移为h0-h2，记为x2。

基于上述分析，车辆负重后可以测得前部悬挂位移x1，前悬挂受力记为fxg1；后部悬挂位移x2，后悬挂受力记为fxg2，前、后悬挂中心间的距离l，重心位置与后悬挂中心间的距离l1，根据力矩平衡可计算重心位置，即fxg2*l1＝fxg1*(l-l1)，可得l1＝fxg1*l/(fxg1+fxg2)，悬挂后铰点至车厢与车架回转铰点间的距离l3，则重心至车厢与车架后铰点间的距离lg＝l3+l1。

最后，车厢内重物重量的计算：根据举升油缸压力pyg和举升油缸的面积ayg，可计算油缸举升力为fyg＝pyg*ayg；举升油缸与车厢铰点至车厢与车架铰点间的距离为lcx，油缸半径r，通过固定于车厢的倾角传感器测量得到车厢相对于车架的旋转角度θ；油缸举升转矩为t0＝fyg*cosθ*lcx，车厢与重物的重量为g，重物和车厢重力转矩为g*lg*cosθ，根据力矩平衡有fyg*cosθ*lcx＝g*lg*cosθ，可得出车厢与重物总重g＝fyg*lcx/lg；

同理，可以计算出空载时的车厢重量gcx，两者相减即可得到车厢内重物的重量gw＝g-gcx。

由上述结构可见，本发明利用非接触式位移传感器测量有无重物状态下前后悬挂的悬挂高度，根据前后悬挂变形量计算车厢内载荷重心位置；通过固定于车厢的倾角传感器测量车厢举升角度，控制举升油缸适当举升车厢，使其前部脱离车架；在仅由举升油缸与后部车厢回转铰点承受车厢重量的情况下，根据车厢角度、车厢负载重心位置以及油压传感器检测的油缸举升力即可准确计算出车厢内载荷重量。各个传感器安装简单，整个过程调试方便，能实现准确称重。