CN114088173A - 防过载式挖掘机称重装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及挖掘机称重技术领域，尤其涉及一种防过载式挖掘机称重装置，包括称重装置，所述称重装置包括筒状结构的承重部，形成支持分别测量斗杆和连杆对铲斗施加力的大小的称重结构；所述承重部包括力敏圆环，所述力敏圆环的一侧固定连接有电阻应变片，所述电阻应变片电性连接有PCB板；所述称重装置还包括被配置为固定连接于连杆中部的角度传感器，形成支持测量连杆与水平方向夹角的测量结构；所述称重装置电性连接有中央处理器，形成支持接收并处理称重装置的电信号的处理装置，解决现有技术中的挖掘机称重装置在各部件设置的传感器在计算过程中汇总之后，会引入大量的测量误差，导致整体测量误差极大，且更换铲斗时不便更换，安装繁琐的问题。

Description

防过载式挖掘机称重装置

技术领域

本发明涉及挖掘机称重技术领域，尤其涉及一种防过载式挖掘机称重装置。

背景技术

挖掘机是一种多用途土石方施工机械，主要进行土石方挖掘、装载，还可进行土地平整、修坡、吊装、破碎、拆迁、开沟等作业，在公施工中得到广泛应用。挖掘机在作业过程中，由于操作手经验或智能控制装置的局限性，常常出现负载超过挖掘机允许负载的情况，挖掘机频繁或长时间在过负载工作状态下，可能会对挖掘机造成动臂、斗杆、铲斗等断裂或变形；输出动力无法完成挖掘或推动，发动机做无用功，燃油被浪费；液压件密封圈被冲破，而造成内泄等故障。

现有技术中的挖掘机称重装置，通过在每一个部件安装角度传或压力等感器或，再通过数学方法计算出各部件的工作状态，由于挖掘机工作时不可避免的一些颠簸、振动等因素，各部件的传感器均会产生误差，同时，由于铲斗内物料量、形状等因素的不同，铲斗每次的重心会发生变化，因此在计算过程中汇总之后，会引入大量的测量误差，导致整体测量误差极大，不能准确地在挖掘机效率最大化的同时防止过载；此外，由于挖掘机工况的不同，挖掘机需要时常更换铲斗，此时固定在铲斗上的传感器位线路或置需要专业技术人员进行安装，操作不便。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种防过载式挖掘机称重装置，解决现有技术中的挖掘机称重装置在各部件设置的传感器在计算过程中汇总之后，会引入大量的测量误差，导致整体测量误差极大，且更换铲斗时不便更换，安装繁琐的问题。

其技术方案是：

防过载式挖掘机称重装置，包括铲斗，所述铲斗顶部设有耳板，所述耳板上开设有两个用于放置斗销的贯穿孔，所述耳板通过第一斗销转动连接于斗杆端部，所述耳板通过第二斗销转动连接有连杆，所述连杆远离铲斗的一端转动连接有摇杆，所述摇杆远离连杆的一端转动连接于斗杆中部，所述斗杆上设有铲斗油缸，所述连杆和摇杆的相对端转动连接于铲斗油缸的活塞杆端部，还包括称重装置，所述称重装置包括筒状结构的承重部，所述承重部被配置为两个且分别固定连接于第一斗销和第二斗销上并与贯穿孔内壁相抵触，形成支持分别测量斗杆和连杆对铲斗施加力的大小的称重结构；

所述承重部包括力敏圆环，所述承重部沿长度方向间隔均匀地开设有若干用于放置力敏圆环的环形凹槽，所述力敏圆环固定连接在环形凹槽内，所述力敏圆环靠近承重部轴心的一侧固定连接有电阻应变片，所述电阻应变片电性连接有PCB板；

所述称重装置还包括被配置为固定连接于连杆中部的角度传感器，形成支持测量连杆与水平方向夹角的测量结构；

所述称重装置电性连接有中央处理器，形成支持接收并处理称重装置的电信号的处理装置。

优选的，所述力敏圆环包括方形部分和半圆形部分，所述方形部分固定连接于凹槽底部，所述半圆形部分固定连接于凹槽口部且突出承重部周侧所在平面设定距离；所述力敏圆环开设有缺口。

优选的，所述承重部一端部延设有限位板，所述限位板垂直于承重部轴向方向设置，所述限位板上间隔均匀地设有若干用于螺栓穿过的贯穿孔，所述承重部通过螺栓固定连接在耳板上。

优选的，还包括被配置为固定连接于斗杆端部的接近开关和固定连接于耳板一位置处且与接近开关配合使用的感应柱，形成支持铲斗处于收缩极限位置时，感应并控制电路连通，使称重装置测量铲斗内物料重量的结构。

优选的，还包括用于记录铲斗翻转次数的计数器，所述计数器固定连接于第一斗销一轴端，所述计数器与中央处理器电性连接形成铲斗处于收缩极限位置后，计数器记数一次的记数装置。

优选的，所述第一斗销、第二斗销均包括用于放置承重部的安装段，所述安装段直径小于第一斗销直径且等于与其对应的承重部的内径，形成承重部套设在安装段后，承重部外表面与第一斗销外表面重合的结构。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置在挖掘机铲斗和斗杆、铲斗油缸连接处的称重装置，分别测量铲斗和斗杆连接处的压力大小、铲斗和铲斗油缸连接处的压力大小，通过中央处理器进行简单计算即可得出铲斗内物料的重力大小，进而转换为重量，防止挖掘机在作业过程中因频繁或长时间过载而造成损坏或故障。同时，通过计数器的设置，计算挖掘机已搬运的物料量，在运输车辆装载时，防止运输车辆超载。

2、本发明通过套设在斗销上的承重部和固定安装于连杆上的角度传感器测量斗销所承受的压力，当铲斗挖取物料后并处于收回极限位置时，铲斗及其内的物料在重力作用下，对第一斗销施加压力，该压力通过套设在第一斗销上的承重部直接作用在力敏圆环表面，使陶瓷膜片903产生微小的形变，同时，粘接固定在力敏圆环内侧的电阻应变片将陶瓷膜片903产生的形变转换为电阻变化，通过电路体现为电压或电流变化信号，PCB板将电阻应变片转换后电压或电流变化信号显示记录下来，以此测量力敏圆环应变量的大小。

3、本发明承重部可拆卸的设置，便于挖掘机铲斗更换，避免挖掘机更换铲斗时的线路、传感器位置等的特殊安装过程，无需专业人员，普通驾驶员即可完成安装。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的斗销的立体图。

图3是本发明的承重部的立体图。

图4是本发明的力敏圆环的结构图。

图5是本发明的力敏圆环的剖视图。

图6是本发明承重部、力敏圆环装配后的剖视图。

其中：铲斗1、耳板101、贯穿孔102、斗杆2、铲斗油缸3、连杆4、第一斗销5、安装段501、第二斗销6、摇杆7、承重部8、限位板801、环形凹槽802、力敏圆环9、缺口901、瓷环902、陶瓷膜片903、电阻应变片10、角度传感器11、接近开关13、感应柱14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

防过载式挖掘机称重装置，通过设置在挖掘机铲斗1和斗杆2、铲斗油缸3连接处的称重装置，分别测量铲斗1和斗杆2连接处的压力大小、铲斗1和铲斗油缸3连接处的压力大小，通过中央处理器进行简单计算即可得出铲斗内物料的重力大小，进而转换为重量，防止挖掘机在作业过程中因频繁或长时间过载而造成损坏或故障。同时，通过计数器的设置，计算挖掘机已搬运的物料量，在运输车辆装载时，防止运输车辆超载。

防过载式挖掘机称重装置，包括铲斗1，用于将物料挖起后并转移至运输车辆上，所述铲斗1顶部设有耳板101，用于连接斗杆2、铲斗油缸3和连杆4，所述耳板101上开设有两个用于放置斗销的贯穿孔102，两个所述贯穿孔102的位置与斗杆2和连杆4的位置相对应，所述斗销用于转动连接时充当转轴，所述耳板101通过第一斗销5转动连接于斗杆2端部，所述耳板101通过第二斗销6转动连接有连杆4，所述连杆4远离铲斗1的一端通过销轴转动连接有摇杆7，所述摇杆7远离连杆4的一端通过销轴转动连接于斗杆2中部，所述连杆4、摇杆7、铲斗1和斗杆2组成用于控制铲斗1的连杆机构，所述斗杆2上设有铲斗油缸3，用于为铲斗1提供转动的动力，所述连杆4和摇杆7的相对端通过销轴转动连接于铲斗油缸3的活塞杆端部，当铲斗油缸3伸出时，铲斗1收回，能够承接物料，当铲斗油缸3缩回时，铲斗1伸出，能够将物料卸料或为下一次挖掘动作做准备。

还包括称重装置，能够将挖掘机的铲斗1内的物料在铲斗1处于收回极限位置时进行测重，所述称重装置包括承重部8，所述承重部8呈筒状结构设置，所述承重部8被配置为两个且分别固定连接于第一斗销5和第二斗销6上并与贯穿孔102内壁相抵触，形成支持分别测量斗杆2和连杆4对铲斗1施加力的大小的称重结构。

所述承重部8包括力敏圆环9，所述力敏圆环9的材质为陶瓷，具有高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的优点，主要由瓷环902、陶瓷膜片903组成。陶瓷膜片903为弹性体，其材质为瓷精。陶瓷膜片903与瓷环902之间通过厚膜印刷技术固定连接为一体，形成周边固定支撑且无蠕变的刚性结构，用于感知力的作用。所述承重部8沿长度方向间隔均匀地开设有若干用于放置力敏圆环9的环形凹槽802，所述力敏圆环9卡接固定在环形凹槽802内，环形凹槽802与瓷环902之间留有间隙，通过限位可防止力敏圆环9过载时因过度弯曲而破裂，形成对传感器的抗过载保护。

所述力敏圆环9靠近承重部8轴心的一侧粘接固定有电阻应变片10，所述电阻应变片10为现有技术，是常用的传感元件，能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件，所述电阻应变片10电性连接有PCB板，所述PCB板用于将电阻应变片10转换后电压或电流变化信号显示记录下来，以此测量力敏圆环9应变量的大小。

挖掘机工作时，当铲斗1挖取物料后并处于收回极限位置时，铲斗1及其内的物料在重力作用下，对第一斗销5施加压力，该压力通过套设在第一斗销5上的承重部8直接作用在力敏圆环9表面，使陶瓷膜片903产生微小的形变，同时，粘接固定在力敏圆环9内侧的电阻应变片10将陶瓷膜片903产生的形变转换为电阻变化，通过电路体现为电压或电流变化信号，PCB板将电阻应变片10转换后电压或电流变化信号显示记录下来，以此测量力敏圆环9应变量的大小。

所述称重装置还包括被配置为通过螺钉固定连接于连杆4中部的角度传感器11，所述角度传感器11为现有技术，能够测量连杆4与水平面的夹角，形成支持测量连杆4与水平方向夹角的测量结构，包括但不限于市场在售的支持测量水平倾角或竖直倾角的传感器，作为优选的实施例，本实施例中的角度传感器11具体型号为MSL327S Modbus双轴倾角传感器。

所述称重装置电性连接有中央处理器，所述中央处理器为现有技术，形成支持接收并处理称重装置的电信号的处理装置，对两所述承重部8的数据进行计算。计算方式为：铲斗1自身重力记为G，铲斗1内物料重量纪委办M，套设于第一斗销5上的承重部8所测压力大小记为F1，套设于第二斗销6上的承重部8所测压力大小记为F2，通过公式Mg=F1-sinF2-G经过中央处理器对各传感器数据进行计算后得出铲斗1内物料重量M，并显示在电子屏幕上。

在上述或一些实施例中，所述力敏圆环9包括方形部分和半圆形部分，所述方形部分固定连接于凹槽底部，所述半圆形部分固定连接于凹槽口部且突出承重部8周侧所在平面设定距离；所述力敏圆环9开设有缺口901，用于防止力敏圆环9变形调节，防止力敏圆环9变形剧烈发生胀列等故障。

在上述或一些实施例中，所述承重部8一端部延设有限位板801，所述限位板801垂直于承重部8轴向方向设置，所述限位板801上间隔均匀地设有若干用于螺栓穿过的贯穿孔，所述承重部8通过螺栓固定连接在耳板101上，通过螺栓固定安装承重部8，使承重部8的缺口901位于承重部8受力面的正下方，避免承重部8的缺口901部位受力，使承重部8的测量数据更加准确。

在上述或一些实施例中，还包括被配置为通过螺钉及相应支架固定连接于斗杆2端部的接近开关13，和通过螺钉及相应支架固定连接于耳板101一位置处感应柱14，所述感应柱14与接近开关13配合使用，电性连接于传感器的控制电路，形成支持铲斗1处于收缩极限位置时，感应并控制电路连通，使称重装置测量铲斗1内物料重量的结构，感应柱14远离接近开关13后控制电路断开。通过控制电路的设置，各传感器只测量铲斗1处于收回极限位置时的受力情况，避免多次、重复测量的混乱电信号影响测量结果。

在上述或一些实施例中，还包括用于记录铲斗1翻转次数的计数器，所述计数器通过螺钉及相应支架固定连接于第一斗销5轴端，铲斗1处于收缩极限位置后，计数器记数1次。所述计数器与中央处理器电性连接，对挖掘机挖掘的物料次数进行记数并在中央处理器计算后将已挖掘物料量进行显示，驾驶员通过屏幕可直观查看，根据装载运输机械的载重量进行作业，防止装载运输机械过载。

在上述或一些实施例中，所述第一斗销5、第二斗销6均包括用于放置承重部8的安装段501，所述安装段501直径小于第一斗销5直径且等于与其对应的承重部8的内径，形成承重部8套设在安装段501后，承重部8外表面与第一斗销5外表面重合的结构，便于安装。进一步地，在安装段501和承重部8的内表面设有螺纹，在更换铲斗1时，预先将承重部8套接安装在斗销上，随同斗销同步安装于铲斗1的贯穿孔102内。

本发明的工作原理：

使用时，所述承重部8通过螺栓固定连接在耳板101上，使承重部8的缺口901位于承重部8受力面的正下方，避免承重部8的缺口901部位受力，使承重部8的测量数据更加准确；挖掘机工作时，当铲斗1挖取物料后并处于收回极限位置时，铲斗1及其内的物料在重力作用下，对第一斗销5施加压力，该压力通过套设在第一斗销5上的承重部8直接作用在力敏圆环9表面，使陶瓷膜片903产生微小的形变，同时，粘接固定在力敏圆环9内侧的电阻应变片10将陶瓷膜片903产生的形变转换为电阻变化，通过电路体现为电压或电流变化信号，PCB板将电阻应变片10转换后电压或电流变化信号显示记录下来，以此测量力敏圆环9应变量的大小，中央处理器支持接收并处理称重装置的电信号，对两所述承重部8的数据进行计算。计算方式为：铲斗1自身重力记为G，铲斗1内物料重量纪委办M，套设于第一斗销5上的承重部8所测压力大小记为F1，套设于第二斗销6上的承重部8所测压力大小记为F2，通过公式Mg=F1-sinF2-G经过中央处理器对各传感器数据进行计算后得出铲斗1内物料重量M，并显示在电子屏幕上。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.防过载式挖掘机称重装置，包括铲斗（1），所述铲斗（1）顶部设有耳板（101），所述耳板（101）上开设有两个用于放置斗销的贯穿孔（102），所述耳板（101）通过第一斗销（5）转动连接于斗杆（2）端部，所述耳板（101）通过第二斗销（6）转动连接有连杆（4），所述连杆（4）远离铲斗（1）的一端转动连接有摇杆（7），所述摇杆（7）远离连杆（4）的一端转动连接于斗杆（2）中部，所述斗杆（2）上设有铲斗油缸（3），所述连杆（4）和摇杆（7）的相对端转动连接于铲斗油缸（3）的活塞杆端部，其特征在于：

还包括称重装置，所述称重装置包括筒状结构的承重部（8），所述承重部（8）被配置为两个且分别固定连接于第一斗销（5）和第二斗销（6）上并与贯穿孔（102）内壁相抵触，形成支持分别测量斗杆（2）和连杆（4）对铲斗（1）施加力的大小的称重结构；

所述承重部（8）包括力敏圆环（9），所述承重部（8）沿长度方向间隔均匀地开设有若干用于放置力敏圆环（9）的环形凹槽（802），所述力敏圆环（9）固定连接在环形凹槽（802）内，所述力敏圆环（9）靠近承重部（8）轴心的一侧固定连接有电阻应变片（10），所述电阻应变片（10）电性连接有PCB板；

所述称重装置还包括被配置为固定连接于连杆（4）中部的角度传感器（11），形成支持测量连杆（4）与水平方向夹角的测量结构；

所述称重装置电性连接有中央处理器，形成支持接收并处理称重装置的电信号的处理装置。

2.根据权利要求1所述的防过载式挖掘机称重装置，其特征在于：

所述力敏圆环（9）包括方形部分和半圆形部分，所述方形部分固定连接于凹槽底部，所述半圆形部分固定连接于凹槽口部且突出承重部（8）周侧所在平面设定距离；所述力敏圆环（9）开设有缺口（901）。

3.根据权利要求1所述的防过载式挖掘机称重装置，其特征在于：

所述承重部（8）一端部延设有限位板（801），所述限位板（801）垂直于承重部（8）轴向方向设置，所述限位板（801）上间隔均匀地设有若干用于螺栓穿过的贯穿孔，所述承重部（8）通过螺栓固定连接在耳板（101）上。

4.根据权利要求1所述的防过载式挖掘机称重装置，其特征在于：

还包括被配置为固定连接于斗杆（2）端部的接近开关（13）和固定连接于耳板（101）一位置处且与接近开关（13）配合使用的感应柱（14），形成支持铲斗（1）处于收缩极限位置时，感应并控制电路连通，使称重装置测量铲斗（1）内物料重量的结构。

5.根据权利要求1所述的防过载式挖掘机称重装置，其特征在于：

还包括用于记录铲斗（1）翻转次数的计数器，所述计数器固定连接于第一斗销（5）一轴端，所述计数器与中央处理器电性连接形成铲斗（1）处于收缩极限位置后，计数器记数一次的记数装置。

6.根据权利要求1所述的防过载式挖掘机称重装置，其特征在于：

所述第一斗销（5）、第二斗销（6）均包括用于放置承重部（8）的安装段（501），所述安装段（501）直径小于第一斗销（5）直径且等于与其对应的承重部（8）的内径，形成承重部（8）套设在安装段（501）后，承重部（8）外表面与第一斗销（5）外表面重合的结构。

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