装载机称重系统设计

　　随着列车的提速,铁路运输对货车装载精度的要求更加严格,而在铁路货物运输中,散堆装货物运输占有很大的比重,其运输量约为总货运量的80%。为了确保散堆装货物运输的安全,铁道部、铁路局、铁路分局和站段投入了大量的人力和物力,建立健全了一系列规章制度,制定了一整套措施。同时在装备上,必须提供精确的测重装置^[1][2]。

　　由于装载机结构复杂,操作程序多,动作时间短,工作状态恶劣,要在动态情况下瞬时准确地测量负荷量难度很大。

　　国内外同类现状:

　　(1)国外情况:国外该技术应用较早,其产品自2002年相继进入中国,主要有英国Thermo ElectronCorporation公司的(ML 310型)、德国普福瑞英德PfreundtMobille weighing systems公司的(WR50 -S型)、芬兰坦创Tamtron公司的(PKV系列)等。

　　(2)国内情况:国内也进行了研制和开发,而且2003年末推出产品,但因误差过大而不便装载机使用。在实际的使用过程中,由于国外产品的资料和人机界面均是外文,司机操作难度很大,在国内的推广受到了明显的制约。而国内的产品需要从精度、可靠性及稳定性等方面进行研究和完善,以满足正常工作要求,在这种情况下,开发装载机称重系统更显得重要和急迫。

　　1　总体设计

　　装载机称重装置由压力传感器、位置传感器与智能仪器等组成。

　　1·1　重量信号的获取

　　目前,在装载机称重系统的信号测量方法有3种: (1)直接在装载机铲斗的承重处安装力传感器测定,即采用机械轴式传感器测力; (2)在动臂上用应变仪测重; (3)在动臂油缸上安装压力传感器测定。

　　第一种方案,在承重轴上加装测重传感器,有很多的弊端,比如,故障率高,测量误差较大,因此,在装载机称重上,基本上不考虑这种测量方法。第二种方案,在动臂上采用应变片,由于应变的离散性,造成系统调试的困难和非一致性。

　　第三种方案,通过力学、数学模型的建立,以利用油缸压力计算出铲斗内货物重量载荷,由于不同型号的装载机及同型号的装载机的模型差异,且油缸的油压信号的不稳定,就造成了同一模型下测量重量载荷的误差较大。

　　1·2　最佳的称重信号^[3]

　　当装载机的起升机构起升重物时,同一重物在不同的举升高度,机械轴上的力是不同的,因此必须找出最佳采样位置,将此位置作为计算机理想的信号采集高度,在此位置安装一个位置传感器。为了采集到有效的采样值,测量装置在装载机提升的过程中设定了一个采样区域,在这个采样区域中要求压力信号相对稳定,以保证所采集到的数据只有较小的偏离度。采样区域的设定是通过调整两个位置传感器的位置来完成的。