МЕТОДИКА КОСВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ ГРУЗА, ПОДНИМАЕМОГО ЭКСКАВАТОРОМ В РЕЖИМЕ КРАНА

Введение. Предложена методика и разработана математическая модель для решения задачи косвенного измерения массы груза, поднимаемого экскаватором в режиме крана, по показаниям датчиков давления гидравлической жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндров подъема стрелы. Используются также сигналы с датчиков углов наклона стрелы и рукояти относительно гравитационной горизонтали, датчиков крена и тангажа поворотной колонки экскаватора относительно гравитационной горизонтали.

Материалы и методы. В качестве исходных данных методики косвенного измерения массы груза используются постоянные конструктивные параметры, известные постоянные массы подвижных звеньев: стрелы с гидроцилиндром рукояти, рукояти с гидроцилиндром ковша и механизмом поворота ковша, масса ковша. Используется также ряд постоянных линейных и угловых размеров машины. Для получения аналитических формул методики использованы метод однородных координат, а также метод прямого аналитического вывода.

Результаты. Представлена разработанная расчетная схема способа. Положение крана-экскаватора описывается в правой прямоугольной системе координат. Представлена методика косвенного измерения массы груза по показаниям датчиков давления гидравлической жидкости в виде линейной последовательности формул.

Обсуждение и заключение. Проведена оценка точности разработанной методики путем сопоставления с результатами натурного эксперимента. Относительная приведенная погрешность измерения в исследуемом диапазоне измерения углов стрелы и рукояти крана-экскаватора составила менее десяти процентов. К достоинствам методики относятся ее простота, а также учет значений углов крена и тангажа поворотной колонки крана-экскаватора.

1. Треногин Е.О. , Вахрушев С.И. Патентные исследования возможных конструкций рабочего оборудования одноковшового экскаватора // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2016. Т. 2. С. 303–311.

2. Дубровин Л.М., Никишечкин А.П., Давыденко В.И. Контроль грузов на подъемно-транспортных машинах // Мир транспорта. 2016. Т. 14. № 3 (64). С. 98–105.

3. Никишечкин А.П., Дубровин Л.М., Давыденко В.И. Способ оценки массы груза подъемно-транспортных устройств по параметрам магнитного поля, создаваемого двигателем постоянного тока // Вестник МГТУ «Станкин». 2016. № 1. С. 64–67.

4. Никишечкин А.П., Дубровин Л.М., Давыденко В.И. Двигатель постоянного тока как источник диагностической информации // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2016. № 7. С. 53–58.

5. Жиров В.Г. Измерительная система взвешивания отходов металла // Датчики и системы. 2014. № 12. С. 66–67.

6. Якута И.В., Ермаков С.В. Оценка расхождения масс принятого и сданного грузов при определении массы по осадкам (методом драфт-сюрвея) // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2016. Т. 19. № 4. С. 822–829.

7. Иванов В.А.. Макагон Н.С., Масленко В.О. Экспериментальный образец бортовой системы взвешивания груза [Электронный ресурс] // Ученые заметки ТОГУ. 2017. Том 8, № 4. С. 1–9. Режим доступа: http://pnu.edu.ru/media/ejournal/articles-2017/TGU_8_259.pdf, свободный (дата обращения: 26.04.2018).

8. Иванов В.А., Масленко В.О., Харченко К.А. Экспериментальное устройство для гидравлического взвешивания груза [Электронный ресурс] // Ученые заметки ТОГУ. 2017. Том 8, № 1. С. 128–137. – Режим доступа: http://pnu.edu.ru/media/ejournal/articles-2017/TGU_8_25. pdf, свободный (дата обращения : 26.04.2018).

9. Большунова О.М., Коржев А.А., Камышьян А.М. Модернизация бортовой системы карьерного автосамосвала // Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. СПб: СПГУ, 2017. С. 110–114.

10. Gawlik A., Kucybała, P. Dynamic weighing system used in excavator. Journal of KONES Powertrain and Transport, vol. 24, no. 4, 2017, pp. 31–38.

11. Kalairassan G., Boopathi M., Mohan R. M. Analysis of load monitoring system in hydraulic mobile cranes. IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, vol. 263, no. 6, 2017, pp. 062045. DOI: 10.1088/1757899X/263/6/062045

12. Krastanov, K. About the safety by using of mobile cranes. The Eurasia proceedings of science, technology, engineering and mathematics, 2017, vol. 1, pp. 213–217. http://dergipark.gov.tr/download/article-file/38004

13. Walawalkar A., Heep S., Schindler C., Leifeld R., Frank M. Validation of an analytical method for payload estimation in excavators. In: Berns K. et al. (eds) Commercial Vehicle Technology 2018. Proceedings. Springer Vieweg, Wiesbaden, pp. 3–16. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-65821300-8_1

14. Koch S., Reichhartinger M. Observer-based sliding mode control of hydraulic cylinders in the presence of unknown load forces. Elektrotechnik & Informationstechnik (2016) 133/6: 253–260. DOI: https://doi.org/10.1007/s00502-016-0418-6