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一、裝載機的特點和稱重計量

裝載機自重大,軸距短,且始終處于流動作業(yè)狀態(tài),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(jīng)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(chǎn)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于汽車轉(zhuǎn)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(yè)的發(fā)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系統(tǒng)來實現(xiàn)裝載過程中對貨物的自動準確計量,對于加強裝載作業(yè)管理,防止超載和欠載,提高裝卸作業(yè)效率和效益,保證車輛運輸?shù)陌踩兄@著的實效。

但由于各計量裝置的生產(chǎn)單位的技術(shù)不同,所以計量方式與精度也不盡相同。下面就我們在加裝裝載機動態(tài)自動計量裝置實踐中的一些經(jīng)驗談一點體會。

二、裝載機動態(tài)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斗的貨物的質(zhì)量,由于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(xiàn)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。裝油溫傳感器用于補償溫度漂移。在實踐使用過程中,發(fā)現(xiàn)如果壓力傳感器是有溫度補償?shù)母邷貍鞲衅?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(tài)計量裝置的工作原理:裝載機稱重系統(tǒng)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(xiàn),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(tài)計量裝置主要包括:壓力傳感器(2只)、動態(tài)控制儀表(帶打印功能)及安裝附件。

動態(tài)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)、單斗重量稱重和累計、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(yè)時間(年,月,日,時,分)記錄功能;(6)、作業(yè)基本數(shù)據(jù)存儲、打印與查詢功能;(7)、采用動態(tài)采樣和小波理論分析法,實現(xiàn)動態(tài)標定和動態(tài)稱量,無須停斗,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(zhuǎn)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(jù)裝載機的作業(yè)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(diào)一點的是傳感器防過載、抗震動、絕緣性、抗干擾等性能要比較好。下面介紹兩種適用于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,連接鏟斗的油泵是不斷運動的,油泵內(nèi)的油(待測介質(zhì))經(jīng)過多次高壓后,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,在制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沖擊就得到了緩解,從而增加了設備使用的穩(wěn)定性。

PPM-242L的主要特點:a、精度高,長期穩(wěn)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(shù)并結(jié)合裝載機稱重系統(tǒng)的特點設計,主要通過測量裝載機油壓進而轉(zhuǎn)換成重量信號,并根據(jù)客戶具體要求采用數(shù)字電路對傳感器信號處理。

該產(chǎn)品的特點:a、信號大,易換算;b、精度高,穩(wěn)定性好;c、抗震動、沖擊、過載能力好;d、抗干擾能力強;e、耐腐蝕,耐高溫,溫度漂移小。

根據(jù)生產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗和客戶反映的情況來看,油壓傳感器中PPM-242L是一款經(jīng)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,對后續(xù)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(tài)自動計量裝置所測的油壓有以下幾部分干擾成份:1.發(fā)動機固有震動造成油壓的周期變化;2.摩擦力的變化;3.起升斗的擺動;4.油門的變化。

發(fā)動機固有震動造成油壓的周期性變化,由于特性比較固定,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(xiàn)在零位的變化上,一般在油溫沒有達到穩(wěn)定時,用戶采用間隔置零的方法,人工解決。等油溫穩(wěn)定后,摩擦力變化的影響就很小了。

起升斗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后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(wěn)定裝置來保證油門的穩(wěn)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后,都能基本保證勻速通過計量點。

五、起升斗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。由于起升斗擺動的隨機性很大,受裝載貨物、車輛運動速度、地面條件、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,減少起升斗的擺動影響,大多采用平均加剔除的方法,但由于影響因素的復雜性,計量精度的波動性很大,時好時壞,穩(wěn)定性不夠理想。

我們使用的動態(tài)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(shù)據(jù)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系統(tǒng)的分析后,設計了一對獨特的樣條函數(shù),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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