抓斗天车电子秤的设计

　　1前言

　　某铜矿的矿粉在用火车运往外地之前，需要通过轨道衡对每节车厢的货重进行称量，要求每节车厢的货重在60t上下的允许范围内，多则卸料，少则添加。由于十几个矿粉生产车间的位置比较分散，轨道衡建在了某一位置。

　　由于早期设计的天车系统不带电子秤，天车工装车时，根据目测经验来判断某一节车厢是否已经装够。当认为各节车厢“装够”后，火车开到轨道衡进行称量。由于目测的准确度很难保证，结果是十有八九都要开回重装，多的抓出去，少的再添上，估计每节车厢重量都差不多了，再开走，再到轨道衡上称量，不符合要求时再开回来，直到每节车厢都符合要求为止。这样，有时一趟列车要往返两、三次才能完全符合要求，而往返一次最少需要15min，严重地影响了工作效率。

　　这个问题乍看似乎很好解决，在天车上装一个吊秤不就可以了吗?其实不然，经过实地考察，发现车间厂房的高度不允许安装吊秤，只能在火车厢正上方的天车轨道上安装称重传感器。这个方案的局限性是，天车在运行过程中是无法进行称量的，只有当天车开到火车车厢正上方某一相对固定位置(以下称停靠点)停下来时才能进行称量。

　　接下来的问题是，当天车在停靠点附近刹车停下来后，由于惯性，料斗摆动明显，使称重传感器受力随之变动，称重仪表显示数据上下波动较大，无法读数。等待料斗相对静止下来至少需要十几秒以上的时间，必然会影响工作效率。

　　针对上述情况，笔者设计的抓斗天车电子秤采用了一种算法对动态信号进行恰当的处理，在天车停靠后6 s时间内计算出被称物的重量，算法误差在±0.1%以内，考虑前向通道的误差，系统实际综合误差在±0.3%以内。

　　2 波动信号的极值法处理

　　处于悬吊状态下的料斗，在运送到达停靠点停车的过程中，由于惯性会引起摆动。短时间内读数误差大，等待摆动停止时间又过长，因此，必须根据摆动规律建立重量计算公式。

　　料斗摆动时受力分析如图1所示。

　　假设是无阻尼摆动，则绳索受力为：

　　式中：

　　L为料斗中心到天车悬吊点的距离;

　　V为线速度;

　　设最大摆角为θ0。则：

　　摆动是周期性重复过程，考虑两个典型位置吊索受力大/y:

　　a点:T}=mgcos6。吊索受力最小;

　　b点:T,,=mg(3-2cos6})吊索受力最大。

　　联立这两个典型位置受力表达式成方程组，消去cos6}，得到: