Устройство для взвешивания груза в автосамосвале Советский патент 1985 года по МПК G01G19/12 

11 Изобретение относится к весоизме рительной технике. Цель изобретения - првьпиение ста бильности точности измерений путем уменьшения влияния временных измене ний параметров цилиндров подвески asтосамоснала, На фиг, 1 представлена функциона ная блок-схема устройства; на фиг.2 график изменения выходного сигнала при загрузке автосамосвала экскаватором; на фиг. 3 - график зависимос ти погрешности взвешивания от времени действия процесса вибрационного сглаживания. Устройство содержит четьфе датчи ка I давления, подсоединенные к полостям цилиндров подвески с давлениями газа Р. ПЛ пп f гзд, Гзп подключенные к входу блока 2 суммирования и усиления, выход которого соединен с выходным прибором 3, сигнальным блоком 4 и дифференциатором 5. Выход компаратора 6 соединен с одним входом запускающего триггера 8, выход которого совместно с выходом элемента 7 задержки подключены к входам элемента И 9. Выход последнего подключен к входу реле 10 времени, выход которого совместно с выходом элемента И 9 подсоединены к двум входам коммутатора 1, третий вход которого соединен с выходо блока 2 суммирования и усиления, а четвертый вход - с запоминающим элементом 12. Выход коммутатора 11 совместно с выходом блока 2 суммирования и усиления соединены с двумя вхо дами усилителя-вычитателя 13, выход которого подключен к входам первого и второго симметричных триггеров 14 и 15. Вторые входы триггеров 14 и 15 соединены с выходом компа ратора 6. Выходы триггеров 14 и 15 подключены к двум входам переключателя 16, на третий вход которого подано постоянное напряжение U. вдин выход переключателя 16 подключен к входу блока 2 суммирования и усиле ния, второй - к второму входу запускающего триггера 8. Датчики 1 давления являются стандартными серийными и подсоединяются к полостям цилиндров подвески при помощи имеющихся обратных клапанов. Сигнальный блок 4 включает три симметричных компаратора (не показаны). 3пороги срабатывания которых настраиваются на величины напряжения с выхода блока 2, соответствующие 80%, 90% и 100% загрузки кузова, а также три сигнальных лампы желтого, зеленого и красного цветов. Дифференциатор 5 является элементом аналогового дифференцирования, выполненным на операционном усилителе. Устройство работает следующим образом. Датчики 1 давления измеряют давление -газа Р. 3л in полостях передних и задних, первого и левого цилиндров подвески, автосамосвала. Усиленный блоком 2 суммарный сигнал, пропорциональный массе груженой : подресоренной части автосамосвала, измеряется выходным прибором 3, проградуированным в единицах массы. Сигнал с выхода блока 2 поступает также на вход сигнального блока 4, в котором при соответствии сигнала 80%, 99% и 100% использованию, грузо- подъемиости машины включаютсясоответствующие компараторы и сигналь- ные лампы, информирующие машиниста экскаватора о ходе загрузки мащины и позволяюцц1е наиболее полно использовать ее грузоподъемность. 1 Измерения в таком режиме выполняются с большой погрешностью, обусловленной силами сухого трения кон-, тактирующих поверхностей цилиндров подвески. Поскольку сила сухого трения в каждом цилиндре подвески, например , автосамосвала БелАЗ-549, может достигать 3,510 Н, то погрешность измерения составит 110% в от- носительных единицах. Согласно ГОСТ 8401-80 и инструкции о порядке контроля добычи и вскрыши на карьерах погрешность разового измерения массы груза в заполненном сосуде (автосамо- свале) с помощью устройств аналогич-г ного назначения не должна превышать 14%. ., , Требования по точности и быстродействию взвешивания груза обеспечивают элементы 5-16. В основу их работы положены эффект вибрационного сглаживания, возникающий на автосамосвале. На фиг. 2 представлена осциллограмма процесса загрузки автосамосвала экскаватором, характеризующая изменение сигнала с выхода блока 2 во времени t. После окончания колебаний, вызванных разгрузкой ковша экскава-

тора, сигнал продолжает медленно из,меняться, что длится в течении 2530 с. Это и есть процесс вибрацион ного сглаживания, возникающий от действия на цилиндры подвески вибраций от работы силового агрегата автосамосвала. Под действием вибраций поршни .цилиндров подвески медленно сползают к положения статического равно весия, определяемого действующей на каждый цилиндр подвески нагрузкой. Сползание продолжается до тех пор, пока действие вибраций не компенсируется действием сухого трения. Экспериментально установлено, что в кон це процесса вибрационного сглг1живания (фиг.З) погрешность сГ взвешивания груза составляет ±3,2t 3,5%, . что полностью удовлетворяет предъявляемым требованиям по точности взвешивания. Однако длительность процесса сглаживания оказывается соизмеримой с циклом экскавации, продолжающимся 20-35 с. Поэтому необходимо более оперативное выполнекие измерения (в течение 5-7 с ), чтобы машинист экскаватора, ориентируясь по включению световых предупредительных сигналов, мог регулировать заполнение ковша экскаватора, особенно в последних циклах экскавации, чтобы исключить б.ольшой недогруз или йерегруз автосамоеваЛа.

Дифференциатор 5 фиксирует колебания подрессоренной части автосамосвала, возникающие от разгрузки ковша экскаватора. Сигнал на его выходе имеет не нулевое значение только при наличии колебаний U на выходе. В канале колебаний срабатыва- ет компаратор 6 и своим выходным сигналом взводит запускающий триггер 8 и сбрасывает на О триггеры 14 и 15J которые приводят в исходное состояние коммутатор 16, отключающий от входа блока 2 корректирующее напряжение. После окончания колебаний сигнал на выходе дифференциатора 5 становится равным нулю. С задержкой времени, равной 0,7 периода колебаний, на выходе элемента 7 задержки появляется сигнал, который совместно с сигналом запускающего триггера 8 вызывает срабатывание элемента И 9. Задержка появления сигнала на выходе элемента 7 задержки, равная 1 с, необходима для того, чтобы исключить

срабатывание элемента И 9 до окончания колебаний сигнала с выхода дифференциатора 5, например, в моменты его перехода через нулевое значение.

После включения элемента И 9 сигналом с его выхода -запускается реле 10 времени, а коммутатор 11 под- ключает запоминающий элемент 12 к выходу блока 2 суммирования и усиления и сразу же отключает его. На элементе 12 запоминается напряжение Uj,. с выхода блока 2 после окончания колебаний подрессоренной части. Через 3 с по команде от реле 10 времени коммутатор 11 подключает элемент 12 к одному входу усилителявычитателя 13, на второй вход которого постоянно подается напряжение и с выхода блока 2 суммирования и. усиления. Время срабатывания реле 10 выбирается с учетом того, что в первые 3 с после окончания колебаний наблюдается наиболее активный процесс вибрационного сглаживания (фиг.З), т.е. наиболее резкий спад: или увеличение напряжения U«. Разностный сигнал с выхода усилителя- вычитателя 13 в зависимости от знака взводит симметричные триггеры 14 или 15, которые воздействуют на пе- реключатель 16. Перекл|очатель 16 подключает к входу блока 2 суммирования и усиления корректирующее напряжения U iU в соответствии с неравенствами

, включается триггер

14,и. -и

, включается триггер

15,и +UK

, триггеры не включаются, .

Взвешивание массы груза с учетом коррекции, например в автосамосвале БелАЗ-549, выполняется в соответствии с выражением

(Р./Рпп)(),.,

где М- масса груза,кг; К - коэффициент преобразования датчика давления, В/Па; К 0,988 - коэффициент, учитывающий наклон передних цилиндров подвески к оси передних колес; К 1,46 - коэффициент, учитывающк.й влияние реактивных рычагов задней подвески автосамосвала; Кд масштабный коэффициент, кг/В, М масса порожней подрессоренной части автосамосвала.

Величину напряжения коррекции U необходимо выбрать соответствующей i6% относительной погрешности(фиг.3). Тогда длялюбого случаяпогрешность

взвешивания массы груза не превысит 4%. ватором.

После включения переключателя 16 сигналом с его выхода триггер 8 устанавливается в исходное состояние, подготавливая схему к следующей коррекциии после загрузки следующей порции груза экска

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ГРУЗА В АВТОСАМОСВАЛЕ, содержащее датчики давления в цилиндрах подвески, подключенные к входам блока суммирования и усиления, к выходу которого подключены сигнальный блок, выходной прибор и диффе енциатор, выходом подключенный к входу компаратора, источник напряжения коррекции, . подключенный через переключатель к входу блока суммирования и усиления, и коммутатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния временных изменений параметров цилиндров подвески, в неговведены элемент задержки, вход которого подключен к выходу дифференциатора, запускающий триггер, один вход которого подключен к выходу компаратора, а другой - к выходу переключателя, элемент И, входы которого подключены к выходам запускающего триггера и элемента задержки, реле времени, запоминающий элемент, усилитель-вычитатель и два симметричных триггера, один вход коммутатора и один вход усилителя-вычитателя подключены к выходу блока суммирования и усиления, другой вход коммутатора и вход реле времени подключены к выходу элемента И, выход реле времени подключен к третьему входу коммутатора, к четвертому входу которого подключен запоминающий элемент, выход коммутатора подключен к другому входу усилитёля-вычитателя, выход которого соединен с одними входами симметричных триггеров, другие входы которых подключены к выходу компаратора, а выходы - к входам переключателя.