一、裝載機的特點和稱重計量

裝載機自重大,軸距短,且始終處於流動作業狀態,難以用固定位置的衡器對它所載貨物進行稱量,否則會影響工作效率,因此,尋找一種使其在工作過程中完成對貨物稱重的方法,才能較好地解決這一問題。一般來說,對貨物計量的準確度要求越高越好,稱重誤差一般要求在0.5%～2.5%左右。

裝載機進行散堆貨物裝載時,初期采用測比重畫線估算的方法來計算所裝貨物的重量,此法存在著誤差大、隨機性大、不便管理等特點。多裝,會造成直接經濟損失和超載運輸;少裝欠載,則會降低運輸效能,損害客戶利益。許多礦產地處高山、計量問題難以解決。同時,因裝載機無稱量裝置而使物料裝卸必須依賴於汽車轉運過秤或使用地磅,裝卸效率低下,費用也很高。

隨著鐵路、汽車、港口、碼頭等物流裝卸業的發展,裝載上貨效率、安全性和準確性的要求越來越高。特別需要一種先進的裝載機稱重係統來實現裝載過程中對貨物的自動準確計量,對於加強裝載作業管理,防止超載和欠載,提高裝卸作業效率和效益,保證車輛運輸的安全有著顯著的實效。

但由於各計量裝置的生產單位的技術不同,所以計量方式與精度也不盡相同。下麵就我們在加裝裝載機動態自動計量裝置實踐中的一些經驗談一點體會。

二、裝載機動態自動計量裝置的工作原理

采用測量起升油缸的油壓間接計量起升鬥的貨物的質量,由於起升油缸的油壓隨著起升高度的變化而變化,所以要采用定點計量的方法,來解決油壓隨著起升高度的問題。

一般采用接近開關來實現定點計量,壓力傳感器測量油壓。有的采用雙油壓傳感器來測量進油壓力和回油壓力,在實踐使用過程中,除非油門特別大,回油壓力才有變化,一般回油壓力沒有變化,所以一般裝一個壓力傳感器就可以滿足計量要求。裝油溫傳感器用於補償溫度漂移。在實踐使用過程中,發現如果壓力傳感器是有溫度補償的高溫傳感器,也沒有必要再另外安裝溫度傳感器。

在此,淺談一下裝載機動態計量裝置的工作原理:裝載機稱重係統一般分為兩個部份,信號采集部分和信號處理及顯示部分。信號采集部分一般通過傳感器或者變送器實現,信號采集的準確程度對裝載機稱量的準確度至關重要。動態計量裝置主要包括:壓力傳感器(2隻)、動態控製儀表(帶打印功能)及安裝附件。

動態計量裝置的主要功能特點:(1)、累計裝載,重量設定、顯示和超重報警功能;(2)、單鬥重量稱重和累計、顯示功能;(3)、貨車車型選擇或輸入功能,貨車車號錄入功能;(4)、操作者、裝載機編號和裝車站代號輸入功能;(5)、作業時間(年,月,日,時,分)記錄功能;(6)、作業基本數據存儲、打印與查詢功能;(7)、采用動態采樣和小波理論分析法,實現動態標定和動態稱量,無須停鬥,舉升過程中自動稱重;(8)、使用裝載機電源供電;(9)、采用雙液壓傳感器及高精度A/D轉換器,精度更高;(10)、可設置自動置零或手動置零。

三、傳感器的選擇

根據裝載機的作業特點,信號采集部分一般有壓力(油壓)傳感器、壓力(油壓)變送器兩種,需要強調一點的是傳感器防過載、抗震動、絕緣性、抗幹擾等性能要比較好。下麵介紹兩種適用於裝載機的壓力傳感器和變送器:

A、電阻應變壓力傳感器(俗稱貼片式傳感器PPM-242L)

在裝載機稱量貨物重量時,連接鏟鬥的油泵是不斷運動的,油泵內的油(待測介質)經過多次高壓後,溫度會升高,PPM-242L傳感器在應變片的選擇上充分考慮了溫度因素,采用高溫應變片,在製作過程中采取相應措施讓傳感器溫度漂移盡可能的小(<±0.03%FS)。在安裝時一般是通過引壓管進行安裝。這樣,傳感器承受的溫度和衝擊就得到了緩解,從而增加了設備使用的穩定性。

PPM-242L的主要特點:a、精度高,長期穩定性好;b、密封好,耐腐蝕;c、低成本,性價比高。

B、濺射薄膜壓力(油壓)變送器(PPM-241A)

PPM-241A采用濺射薄膜技術並結合裝載機稱重係統的特點設計,主要通過測量裝載機油壓進而轉換成重量信號,並根據客戶具體要求采用數字電路對傳感器信號處理。

該產品的特點:a、信號大,易換算;b、精度高,穩定性好;c、抗震動、衝擊、過載能力好;d、抗幹擾能力強;e、耐腐蝕,耐高溫,溫度漂移小。

根據生產過程中積累的經驗和客戶反映的情況來看,油壓傳感器中PPM-242L是一款經濟型傳感器,PPPM-241A變送器從性能、安裝的難易程度等角度上說是一款很不錯的傳感器,其中PPM-241A型變送器,對後續信號處理和儀表顯示部分要求很低,更容易配套使用。

四、影響計量精度的因素

裝載機動態自動計量裝置所測的油壓有以下幾部分幹擾成份:1.發動機固有震動造成油壓的周期變化;2.摩擦力的變化;3.起升鬥的擺動;4.油門的變化。

發動機固有震動造成油壓的周期性變化,由於特性比較固定,所以容易解決。

摩擦力的變化隨著油溫的變化而變化,而且不同的機器也不盡相同,所以難以用固定的模式進行補償。摩擦力的變化主要體現在零位的變化上,一般在油溫沒有達到穩定時,用戶采用間隔置零的方法,人工解決。等油溫穩定後,摩擦力變化的影響就很小了。

起升鬥的擺動造成的誤差比較大,不同的機器,不同的駕駛員,不同的場地,影響的大小也不盡相同。不同廠家的計量裝置最後的計量精度也不盡相同。好的計量裝置能達到1-2%左右的計量精度。

油門變化造成的誤差比較大,一般計量裝置都有速度修正功能,在過計量點時油門不變,一般也能達到1%左右的計量精度。但在通過計量點時,油門變化會造成比較大的計量誤差。目前沒有較好的計量裝置,能有效解決在通過計量點時油門變化的問題,所以有的采用加裝油門穩定裝置來保證油門的穩定。但一般采用培訓駕駛員,以良好的駕駛習慣勻速通過計量點。一般駕駛員通過幾車的裝載訓練後,都能基本保證勻速通過計量點。

五、起升鬥擺動影響的解決方法

不同廠家計量裝置的計量精度差異主要在此項問題的解決程度。由於起升鬥擺動的隨機性很大,受裝載貨物、車輛運動速度、地麵條件、駕駛員的操作習慣等眾多因素的影響,所以難度較大。

不同廠家的計量裝置采用了不同的方法,減少起升鬥的擺動影響,大多采用平均加剔除的方法,但由於影響因素的複雜性,計量精度的波動性很大,時好時壞,穩定性不夠理想。

我們使用的動態計量裝置,不是采用常用的Fourier變換,因為Fourier變換計算工作量大,而且采集的數據含有豐富的頻率成分。我們采用小波理論把各種影響因素進行係統的分析後,設計了一對獨特的樣條函數,有效的解決了上述眾多的影響因素,達到了1%的較高計量精度。

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