专利名称：具有智能动态测重装置的装载机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种装载机设计技术，特别是一种设有(智能)动态测重装置的装载机，可用于铁路运输部门或其他建设工地对散堆货物所需的装车计量、避免超载以实现行车安全，或需要计量的其他领域。
铁路货车行车安全和其他建设工地的货运汽车行车安全是保证安全生产的前提，但目前铁路部门或其他运输部门或建设工地所用的装载机一般不具备自动测重功能，往往造成装车超重超载，无法保证行车安全。如为了防止装车超重，目前铁路货运列车在装载散堆货物时，是采用在每节车皮内划线的容积法并再加以测试货物比重的办法来确定所装货物重量，这种不理想的作业程序繁琐，盲目性大、误差大，无法确定已装货物重量，造成超载现象严重，行车安全无法保证，不安全隐患严重存在，因此导致事故屡有发生。为了克服超载现象的发生，人们试图研制开发出可自行测重的装载机设备，但装载机的铲斗在液压提升缸活塞油压力及铲斗动臂(提升臂)的作用下，其提升装卸过程为一动态过程，并伴随有杠杆工作原理等复杂因素的影响(如会造成动臂的受力承重程度不一致)，而不能正确反映并测出铲斗内货物的实际重量，固此如何在装载机的正确位置安装测重用传感器件使得既不影响装载机结构，保持其原有的强度和刚度，也不影响原提升缸内油压提升力(起升力)，且能有效解决货物在铲斗内称重的准确性，并非是一件轻而易举之事。
本实用新型的目的是提供一种具有智能动态测重装置的装载机，使得能在不影响装载机的结构，保持其原有的强度和刚度，也不影响原提升缸内起升(提升)油压的基础上，能确定在装载机的某合理位置(部位)安装测重用传感器，便于保证作业人员在动臂铲斗提升过程中对铲斗内货物进行直接测重，以实现自动动态测重，同时能较准确测重。
本实用新型是以如下技术方案实现的它仍由机身(机架)、驾驶操纵室、动力装置、承重轮、液压提升缸、铲斗及提升臂(即动臂)等构成，其特征是在机身左右两侧的液压提升缸上各装有一个压力传感器，还在铲斗动臂上和相对动臂呈静态的销轴处设有(水平高度)位置传感器，该位置传感器是由固定嵌装在动臂上的磁片3和二个开关型霍尔元件传感器所组成(其中的二个开关型霍尔元件传感器可分别形成或构成一个上位置传感器和一个下位置传感器)。本实用新型采用上述技术方案的设计思路是由于装载机作业时，货物装载重量是通过铲斗的提升来实现的，铲斗提升依靠液压系统中的提升缸驱动提升臂动作，从而完成装载工作，故本实用新型在设计时只要能找出装载机某适当位置并安装设置测重用传感器，就能方便实现利用通常由电脑(单片微机)自动处理传感信号的现有技术对装载货物进行测重，即对传感器输出的信号作数据处理、显示等动态测重。鉴于以上思路，我们还根据装载机其提升缸内液压与铲斗中的货物重量存在一定的函数关系，又由于在装载机液压工作系统中，液压油由油泵经过分配阀到提升缸，中间通过高压油管联接，提升缸内液压是计算提升力的一个参数，提升缸直接与动臂连接带动铲斗升降，是装载机液压工作的主体，因此，选择了采用压力传感器(即压阻式传感器)安装在机身两侧的液压提升缸上(即装在提升缸液压油的进口处，同液压分配器专用接口联接)，这个位置也便于安装。此外，还应考虑要在与铲斗连接并直接支撑铲斗和承受铲斗内货物重量的动臂上的适当位置安装(水平高度)位置传感器(采用二个开关型霍尔元件组成)，以实现准确测重是必不可少的条件之一，这是因为动臂(提升臂)在工作中因液压提升缸力的作用点在变化，提升缸内压力与动臂(提升臂)受力重量是一条变化的曲线，为了保证动臂在一个压力相对稳定的水平区域范围内采样，并将所采到的压力信号送到显示仪表中去，所以水平高度位置传感器必须安装在某一适当位置，选择的这个水平位置附近的压力曲线应近似一条直线，因此，我们选择了将位置传感器安装于铲斗的动臂和相对动臂(呈)静态的销轴处(动臂与支座之间采用销轴连接)，该位置传感器可以是由固定嵌装在动臂上的磁片3和由二个开关型霍尔元件传感器(它们与磁片之间保持有一定的距离，并分别组成一个上位置传感器和一个下位置传感器)所构成。
本实用新型的工作原理是将磁片固定在动臂上，并使磁片同位置传感器处一相对位置上，即使两者之间(指磁片和二个霍尔元件之间)有一定距离并在作相对运动中产生有一个带弧度的位移，从而使其形成一组开关量信号，保证了铲斗在这一区间进行采样时，可防止由于杠杆原理造成的重量不一致性(重量偏差)。本实用新型可利用通常的微电脑数据处理显示等技术对上述的压力传感器和位置传感器输出的感应信号，分别经有关的控制电路、数字滤波电路、模数转换器、稳态电路、输出放大电路等输入到计算机中，经自动测重、自动累加，限载提示等处理，显示仪表直接反映铲斗中载荷量大小和车辆装车累加量，并可根据所设定的参数，反映作业情况，其具体的测重工作过程如下(见图5的电路框图)显示仪表在接收到位置传感器的开关量信号后，开始对压力传感器进行采样。采样时间由上、下位置传感器的间距和动臂提升过程中的速度而定。当动臂上的磁片迂到下位置传感器时开始进行采样，测重发光管闪烁。采样时间可在显示仪表中应用键盘操作观察，对采到的信号进行模拟数字转换，然后送到CPU计算机中按设计的数学模型和程序进行处理。经过这一系列处理后通过译码电路送到超亮度LED八段数码显示测重，累加结果，显示仪表中还设置有各种工作状态的功能如车辆允许装载重量，单斗超载报警量，时间状态功能如年、月、日和货号、车号、工号的设定等。显示仪表具有标准的串行、并行接口，能与上位计算机连接，将在现场取得的信号送到计算机中，因为仪表有文件保存功能，仪表配有微型打印机，能直接将每斗和每辆货车装载重量打印。综上所述，在上述测重过程中，由于本实用新型采用两个压力传感器(通过液压分配器)安装在左、右二个提升缸进油口上，使之在线性范围内受力，有效解决货物在铲斗内称重的准确性问题，而采用霍尔元件作水平高度位置传感器，使之具有较高精度和稳定性(其误差±1％)，且不影响装载机的结构，不影响原提升缸内起升油压，保持其原有的强度和刚度。可在任何地面及恶劣环境中测重，并能在运动中测重，即动态测重，不妨碍原作业程序，不需要再划线和测比重，能确保每节(辆)车不超重和确保行车安全。
以下结合附图和实施例对本实用新型具体结构原理作进一步详细说明。
图1是本实用新型装载机的一种整体结构示意图。
图2是水平高度位置传感器在动臂和销轴上安装的结构示意图。
图3是图2的侧视图(左视图)。
图4是液压分配器零件的结构示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是本装载机上动态测重装置的电气系统示意图。
其中1-铲斗，2-动臂(即提升臂)，3-磁片，4-“T”形支架，5-水平高度位置传感器(由开关型霍尔元件组成)，6-动臂销轴，7-动臂支座，8-液压提升缸(亦称动臂油缸)，9-压力传感器(亦称压阻传感器)，10-液压分配器，11-液压提升缸进油口，12-承重轮。13-机身(车体)，14-驾驶操纵室，15-带CPU显示仪表(显示器)，16-直接设置在支座上的(水平)位置传感器，17-直接设置在销轴上的(水平)位置传感器，18-电源，19-打印机。
参照附图可知，本实用新型有具体设计时还具有以下技术特征。
一、所述的压力传感器9(双压阻传感器)是先安装在左右两个各自的液压分配器10上，又通过液压分配器分别安装在装载机的左右二个液压提升缸的进油口11处。这里所设置的液压分配器既不改变原液压系统部件的强度和刚度，也不影响液压提升缸的压力，由于液压分配器既能同提升缸进油口联接，又能联接压力传感器，使压力传感器受到的压力同提升缸内的压力相同，可真实反映提升力。
二、所述的构成水平高度位置传感器的二个霍尔元件可以装在一个“T”形支架4的两端，并通过“T”形支架安装在动臂2的销轴(6)上，安装后的二个霍尔元件与固定嵌装在动臂上的磁片之间处于一种相对位置即让两者之间形成有一定的间隔距离，并在作相对运动中产生有一个弧形位移(指磁片随动臂提升动作时所产生的带弧度的位移)，从而形成并输出一组可方便用于测量的开关量信号。
三、所述的构成水平高度位置传感器5的二个霍尔元件也可以直接设置安装在销轴6上或相对静态的动臂支座7上(或支座附近相对静态的机身车体上)。
权利要求1.一种具有智能动态测重装置的装载机，它包括机身(13)，驾驶操纵室(14)，动力装置(20)，承重轮(12)，液压提升缸(8)，铲斗(11)，动臂(2)构成，其特征是在机身两侧的液压提升缸上各装有一个压力传感器(9)，还在铲斗动臂(2)上和动臂销轴处设有水平高度位置传感器(5)，该位置传感器是由固定嵌装在动臂上的磁片(3)和由二个开关型霍尔元件传感器分别组成一个上位置传感器和一个下位置传感器所构成。
2.根据权利要求1所述的具有智能动态测重装置的装载机，其特征是所述的压力传感器(9)是先安装在左右两个各自的液压分配器(10)上，又通过液压分配器分别安装在装载机的左右二个液压提升缸的进油口(11)处，并使液压分配器既能同提升缸进油口联接，又能联接压力传感器，使压力传感器受到的压力同提升缸内的压力相同。
3.根据权利要求1所述的具有智能动态测重装置的装载机，其特征是所述的构成水平高度位置传感器的二个霍尔元件可以装在一个“T”形支架(4)的两端，并通过“T”形支架安装在动臂(2)的销轴(6)上，二个霍尔元件与固定嵌装在动臂上的磁片(3)之间保持有一定的间隔距离。
4.根据权利要求1或3所述的具有智能动态测重装置的装载机，其特征是所述的构成水平高度位置传感器(5)的二个霍尔元件也可直接设置在销轴(6)上。
5.根据权利要求1或3所述的具有智能动态测重装置的装载机，其特征是所述的构成水平高度位置传感器(5)的二个霍尔元件也可以直接设置安装在相对静态的动臂支座(7)上。
专利摘要一种具有智能动态测重装置的装载机,其特征是在机身两侧的液压提升缸上各装有一个压力传感器,还在铲斗动臂上和动臂销轴处设有位置传感器,该位置传感器是由固定装在动臂上的磁片和由二个霍尔元件分别组成上位置传感器和下位置传感器所构成。本实用新型采用两个压力传感器能在线性范围内受力,能解决货物称重准确性问题,用霍尔元件作高度位置传感器,安装后不影响装载机强度和刚度。可在任何地面进行动态测重,能确保装车不超重和行车安全。
文档编号G01G19/00GK2467479SQ0026331
公开日2001年12月26日 申请日期2000年12月11日 优先权日2000年12月11日
发明者徐礼炽, 徐开尧, 陈建国 申请人:福州铁路分局货运分处, 上海天益微电脑技贸公司, 福州铁路分局永安车务段装卸作业所