一种斗轮机整机稳定性测试方法与流程

本发明涉及一种用于测量斗轮机整机重量和整机重心轨迹圆的新技术，具体涉及一种斗轮机整机稳定性测试方法。

背景技术：

斗轮堆取料机属散货装卸机械,主要用于装卸如煤炭、矿石等大规模的散货材料，是散状物料储料场内的专用机械。其作业方式是利用机上的带式输送机与斗轮进行连续堆取料。其主要结构为斗轮体、臂架、回转支撑结构及配重结构。由于实际作业的需求，臂架处于频繁俯仰和回转运动。斗轮机整体重心随着臂架运行状态的变化而发生变化,保持斗轮机整机重心运动轨迹在设计要求范围内、确保整机稳定性是斗轮机安全运行的重要保障。斗轮机在使用一定年限后,机上的积料和维修导致斗轮机整机重量分布发生变化,引起整机重心偏移，可能造成整机倾覆的严重后果。斗轮机整机重量分布变化具有随机性和不确定性等特点，采用力学建模计算方法无法精确获得整机重心偏移情况和实现整机稳定性判定。因此，有必要对斗轮机进行整机稳定性测试,计算设备重心运行轨迹,校核整机结构的抗倾覆稳定性。保证设备安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种斗轮机整机稳定性测试方法。该方法可以实现保证设备安全运行和计算结果精度高的条件下校核斗轮机整机的抗倾覆稳定性。

为达到上述目的，本发明提供了一种斗轮机整机稳定性测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将斗轮机的臂架的俯仰角度调整到水平初始位置，选择多个不同的臂架回转角度；

步骤2：在每个臂架回转角度下，测量相应的斗轮机重心坐标；

步骤3：将所有臂架回转角度下的斗轮机重心坐标进行圆拟合，得出臂架在该俯仰角度下的斗轮机重心轨迹圆；

步骤4：调整并选择多个不同的臂架俯仰角度，分别重复步骤1-3，得到多个不同俯仰角度下的斗轮机重心轨迹圆；

步骤5：以斗轮机的四个支腿机构作为顶点构建矩形，若所有的重心轨迹圆均位于矩形内部，则斗轮机稳定性好，否则斗轮机稳定性差。

其中，在每个臂架回转角度下，斗轮机重心坐标的测量方法包括以下步骤：

步骤2.1：在斗轮机的四个支腿机构下方分别设置一顶升机构，用以将每个支腿机构的任意一个行走轮顶离轨道平面；

步骤2.2：测量斗轮机第i个支腿机构中被顶离轨道的行走轮对顶升机构的压力fi,i＝1,2,3,4，继而计算出第i个支腿机构对顶升机构的压力pi＝mfi,m为每个支腿机构中行走轮的个数；从而计算得出斗轮机的总重最后斗轮机的第1个支腿机构到第4个支腿机构沿逆时针/顺时针方向围成一个矩形，并以该矩形的几何中心为原点建立坐标系，计算得出斗轮机的重心坐标(x，y)，其中，x＝(p1+p4)lg/w-0.5lg，y＝(p1+p2)lt/w-0.5lt，lg为矩形中第1个支腿机构与第2个支腿机构的距离，lt为矩形中第1个支腿机构与第4个支腿机构的距离。

顶升机构包括顶升梁，至少一个千斤顶和设置在每个千斤顶上方的一个压力传感器；顶升梁设置在支腿机构上；千斤顶设置在支腿机构下方，用以将所述顶升梁顶起，从而将每个支腿机构的任意一个行走轮顶离轨道平面；压力传感器用以测量支腿机构中被顶离轨道的行走轮对顶升机构的压力fi。顶升机构选用两个千斤顶，两个千斤顶分别对称设置在顶升梁下方的两侧，两个千斤顶各自的压力传感器分别测量支腿机构中被顶离轨道的行走轮对两个千斤顶各自的压力fia和fib,且满足fi＝fia+fib。步骤2.1选用两组顶升机构，先同步顶升两个相邻支腿机构，再同步顶升剩余两个支腿机构；每个支腿机构均设置有四个行走轮。斗轮机通过至少三个不同臂架回转角度下所测得的重心坐标进行圆拟合；斗轮机的重心坐标的圆拟合采用最小二乘法。顶升梁为钢梁；顶升机构为可拆卸结构。

运用此发明，可以实现保证设备安全运行和计算结果精度高的条件下校核斗轮机整机的抗倾覆稳定性。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、设计了使用方便、操作简单的顶升机构，通过计算掌握该斗轮机的支腿机构的压力、整机总重，以及整机重心坐标，同时分析该机在不同俯仰角度下的整机重心运动轨迹，以确定整机是否具有抗倾覆能力。

2、本方法具有可操作性强、计算结果精度高等特点，可为设备的维护和维修提供依据，更好的确保斗轮机安全作业，预防因斗轮机整机重心问题引起的人员和财产的损失。

附图说明

图1为本发明提供的斗轮机的回转角度位置示意图；

图2为本发明提供的顶升机构的测点位置布置示意图；

图3为本发明提供的斗轮机支腿机构结构示意图；

图4为本发明提供的顶升机构结构示意图；

图5为本发明提供的圆拟合计算得出的重心轨迹圆示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种斗轮机整机稳定性测试方法，包括以下步骤：

步骤1：如图1所示，将斗轮机的臂架的俯仰角度调整到水平位置，选择图1中位置1，位置2和位置3三个不同回转角度的臂架位置；

步骤2：分别测量三个臂架回转角度下相应的斗轮机重心坐标，测量方法包括以下步骤：

步骤2.1：将斗轮机臂架旋转至位置1，如图2所示，斗轮机设置有四个支腿机构，以斗轮机的四个支腿机构支腿1、支腿2、支腿3和支腿4作为顶点的矩形的几何中心为原点o建立坐标系。图3中，支腿1下方设置有四个行走轮2，根据各支腿机构的对称性，在各支腿机构中选择任意一个行走轮2作为一个测点4，在测点4下方设置一顶升机构3。如图4所示，顶升机构3包括顶升梁6，两个千斤顶7和设置在每个千斤顶7上方的一个压力传感器5；顶升梁6为钢梁，焊接在行走轮2的测点4上；两个千斤顶7分别对称设置在顶升梁6下方的两侧，用以将所述顶升梁6顶起，从而将每个支腿机构的任意一个行走轮2顶离轨道平面；压力传感器5用以测量支腿机构中被顶离轨道的行走轮2对顶升机构3的压力fi，两个千斤顶7各自的压力传感器5分别测量第i个支腿机构中被顶离轨道的行走轮2对两个千斤顶7各自的压力fia和fib，且满足fi＝fia+fib,i＝1,2,3,4。顶升机构3为可拆卸结构，选用两组顶升机构3，先同步顶升支腿机构1和支腿机构4，再同步顶升支腿机构2和支腿机构3，在行走轮2被顶离轨道平面时，记录每个测点4的压力传感器5的压力值fia和fib。双顶点同步顶升方式具有可操作性强、千斤顶顶升压力小等优点。

分别将斗轮机臂架旋转至位置2和位置3，重复上述步骤分别测量各支腿机构的测点4的压力传感器5的压力值fia和fib，各压力传感器5的压力值见表1。

表1臂架在不同回转角度的位置下各压力传感器压力值(吨)

步骤2.2：测量斗轮机第i个支腿机构中被顶离轨道的行走轮2对顶升机构3的压力fi,i＝1,2,3,4，各支腿机构包含4个行走轮2，继而计算出第i个支腿机构对顶升机构3的压力pi＝4f,i＝1,2,3,4i，从而计算得出斗轮机的总重根据斗轮机臂架在不同回转角度的位置下支腿机构的压力值计算出斗轮机的总重w见表2。

表2臂架在不同回转角度下各支腿机构的压力值和斗轮机的总重(吨)

最后计算得出斗轮机的重心坐标(x，y)，其中，x＝(p1+p4)lg/w-0.5lg，y＝(p1+p2)lt/w-0.5lt，w由表2得出分别为226.28、225.36、224.12吨，矩形中各支腿机构间距离为6米，即lg＝lt＝6，计算得臂架在不同回转角度下斗轮机的重心坐标如表2所示。

表3臂架在不同回转角度的位置下斗轮机的重心坐标(mm)

步骤3：如图5所示，斗轮机根据表3中三个不同臂架回转角度位置下的重心坐标，采用最小二乘法进行圆拟合，计算得出重心轨迹圆的圆心坐标x0＝-47mm,y0＝146mm和半径参数r＝938mm，得出臂架在该俯仰角度下的斗轮机重心轨迹圆；以斗轮机的四个支腿机构作为顶点构建矩形，以矩形边为整机倾覆边，如图5所示重心轨迹圆处于矩形内部，重心轨迹圆上距离倾覆边最近的点为d点，d点距离倾覆边为支腿1距离x轴的距离3米减去重心轨迹圆的半径r再减去圆心的纵坐标y0，得出1916mm，表明斗轮机整机在臂架处于水平位置时具有一定的抗倾覆能力；

步骤4：调整并选择多个不同的臂架俯仰角度，分别重复步骤1-3，得到多个不同俯仰角度下的斗轮机重心轨迹圆；

步骤5：若所有的重心轨迹圆均位于矩形内部，则斗轮机在不同俯仰角度下的抗倾覆稳定性好，否则斗轮机的抗倾覆稳定性差。

综上所述，本发明斗轮机整机稳定性测试方法确实可以实现对斗轮整机稳定性检测，为斗轮机整机稳定性测量提供了一种准确、有效的新方法，能够更好的保证斗轮机的安全作业。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。