[发明专利]一种挖掘机吊物称重装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种挖掘机吊物的称重，具体是一种挖掘机吊物称重装置及方法。 

背景技术

挖掘机作为工程机械之首应用极为广泛，常常也用于吊装吊重作业，随着人们对安全作业意识的提高以及国家相关法律法规不断的完善，越来越多的挖掘机需要安装安全保护装置，而且已经投入使用的旧的挖掘机也需要加装安全保护装置，有些国家甚至还需要该安全保护装置具有称重的功能，即能够计算出所吊重物的重量。 

为了计算出挖掘机在吊重作业工况下所吊重物的重量，目前厂家通常会采集两种取力方式： 

1、直接取力：将取力传感器直接放在吊重的钩子上取力； 

2、间接取力：通过油压传感器在动臂的变幅油缸上取力。 

直接取力的精度要高，但是由于实际使用时，会造成取力传感器损坏，而且每次吊重作业时候都要对取力传感器进行拆装，很不方便；所以大多选用油压传感器间接取力的方式。油压传感器安装在动臂变幅油缸上，可以计算出动臂部分（包括动臂、斗杆油缸及动臂上其它辅助部件）+斗杆部分（包括斗杆、铲斗油缸及斗杆其它辅助部件）+铲斗及吊重使用的吊具这个整体在动臂变幅油缸上产生的压力P，根据安装在动臂上的角度传感器可以实时计算出动臂变幅油缸的力臂LA，因此挖掘机整个上装在动臂变幅油缸上产生的实际力矩为 

M_act=P×LA 

根据力矩平衡公式没有吊重时候ME_act=M_boom+M_arm+M_backet

M_Eact：实际空载力矩 

M_boom：动臂部分产生的力矩 

M_arm：斗杆部分产生的力矩 

M_backet：铲斗部分产生的力矩 

众所周知计算力矩需要知道力和力臂，工作装置每一部分的力就是它们的重量，力臂就是重心X坐标、Y坐标在水平面的投影，如果要精确计算，就需要知道每一部分的重量和重心坐标，获取坐标有两种方法： 

1、根据做出来的实物，称出重量，重心可以通过测绘方法测出。这种方法工作量很大（因为涉及到很多部件），主机厂一般都不愿意去做。 

2、主机厂通过三维建模计算出的重量和重心，这种方法相对简单很多，但是理论数据和实际计算之间存在偏差，因巨大的工作量，主机厂不会去对每一个部件实际测量。 

综上所述，在没有这些参数（挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等）的情况下进行现场实际测量是非常困难的，安装调试的地大都在工地上，不具备测量条件，而且测量耗时、耗人力，不经济。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种挖掘机吊物称重装置及方法，在未知挖掘机动臂、斗杆、铲斗等重量、重心坐标等参数的情况下，快速准确实现挖掘机吊重物重量计算。 

为了实现上述目的，本发明一种挖掘机吊物称重装置，包括油压传感器、角度传感器和可编程控制器，油压传感器安装在动臂油缸上，角度传感器分别安装在动臂和铲斗上，油压传感器和角度传感器分别与可编程控制器连接。 

优选的，油压传感器为CAN信号油压传感器。CAN信号油压传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。 

优选的，角度传感器为CAN信号角度传感器。CAN信号角度传感器通信速率高、容易实现、且性价比高。 

一种挖掘机吊物称重方法，包括如下步骤： 

（1）、吊重物时候铲斗姿态保持不变，将斗杆和铲斗看做一个整体，斗杆部分产生的力矩和铲斗部分产生的力矩为Marm，得出力矩平衡公式：

MEact=Mboom+Marm；

式中：MEact为实际空载力矩，Mboom为动臂部分产生的力矩，Marm为斗杆部分和铲斗部分产生的产生的力矩； 

（2）、动臂重量为Wboom，动臂铰点坐标为（X1，Y1），动臂与水平线夹角为a,动臂长度为L，斗杆部分重量为Warm，斗杆铰点坐标为（X2，Y2），斗杆与水平线夹角为d，代入公式MEact=Mboom+Marm，得

MEact=Wboom*(X1*cos(a)-Y1*sin(a))+Warm*(L*cos(a)+X2*cos(d)-Y2*sin(d))======》

MEact=Wboom*X1*cos(a)-Wboom*Y1*sin(a)+Warm*L*cos(a)+Warm*X2*cos(d)- Warm*Y2*sin(d)------