[发明专利]一种铲运机任意举重角度自称重装置及其称重方法

权利要求书

1.一种铲运机任意举升角度自称重装置，包括前机架(1)、与前机架(1)相连的大臂(2)、与大臂(2)相连的铲斗(5)、翻斗油缸(3)、与翻斗油缸(3)相连的摇臂(4)；所述摇臂(4)通过连杆(6)与铲斗(5)相连；还包括与大臂(2)相连的举升油缸(7)；其特征在于：还包括用于测量翻斗油缸(3)压力、大臂(2)位置角和加速度的压力传感器、角度传感器和加速度传感器；所述前机架(1)与大臂(2)的连接点为O，并以O点为原点建立直角坐标系，水平方向为X轴，竖直方向为Y轴；所述举升油缸(7)的固定点为A；所述翻斗油缸(3)的固定点为B；所述举升油缸(7)与大臂(2)的连接点为C；所述大臂(2)与摇臂(4)的连接点为D；所述铲斗(5)与连杆(6)的连接点为E；所述翻斗油缸(3)与摇臂(4)的连接点为G；所述摇臂(4)与连杆(6)的连接点为H；所述大臂(2)与铲斗(5)的连接点为K；所述举升油缸(7)有两个；通过以下公式进行称重：

上式中：

G-表示铲斗中物料重量；

l_OC-表示0点与C点的距离；

l_OA-表示0点与A点的距离；

θ表示大臂完全放下时OA与OC的夹角；

α表示大臂围绕O点由初始位置转动的角度；

表示OA与X轴正向的夹角；

则OA与大臂所在直线的夹角为ψ＝α+θ，大臂所在直线与X轴正向的夹角大小为即

P₁-表示举升油缸无杆腔压力；

P₂-表示举升油缸有杆腔压力；

D-表示举升油缸活塞杆大径；

d-表示举升油缸活塞杆小径；

g₀l₀-表示最大自重力矩；

J-表示大臂绕O点的转动惯量；

ε-表示大臂以O点为圆心转动时对应的角加速度；

∑M_f-表示总摩擦阻力矩。

2.根据权利要求1所述的一种铲运机任意举升角度自称重装置的动态称重方法，其特征在于：所述铲斗中物料的实际重心K’与理论重心重合，即K’与O、C、D三点在同一条直线上。

3.根据权利要求1所述的一种铲运机任意举升角度自称重装置的动态称重方法，其特征在于：所述举升油缸有两个，单个举升油缸的推力公式如下：

则两只举升油缸的总推力为

F＝2F′ (3)

即

式中：P₁-表示举升油缸无杆腔压力；

P₂-表示举升油缸有杆腔压力；

D-表示举升油缸活塞杆大径；

d-表示举升油缸活塞杆小径；

F-表示两只举升油缸的总推力。

4.根据权利要求1所述的一种铲运机任意举升角度自称重装置的动态称重方法，其特征在于：所述OAC三点构成三角形，在三角形OAC中，分别由余弦定理和正弦定理可得

式中：θ-表示大臂完全放下时，OA与OC的夹角；

α-表示大臂围绕O点由初始位置转动的角度；

由该方程组化简变形得

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种铲运机任意举升角度自称重装置的动态称重方法，其特征在于：在铲运机在工作的时候，不计大臂与铲斗、摇臂之间的相对运动，将整个工作装置当作刚体，围绕着O点进行定轴转动，则由力矩动力学定律得

J·ε＝∑M (7)

式中：J-表示大臂绕O点的转动惯量；

ε-表示大臂以O点为圆心转动时对应的角加速度；

∑M-大臂绕O点受到的力矩之和；

忽略翻斗油缸影响的情况下，大臂所受合力矩为

式中：∑M_f-表示总摩擦阻力矩；

G-表示铲斗中物料重量；

由上式变形可得