一种挖掘机挖掘功的测量方法及其所采用的挖掘机技术

本发明专利技术提供一种挖掘机挖掘功的测量方法，通过在挖掘机的动臂油缸上装设动臂油缸位移传感器，伸臂油缸上装设伸臂油缸位移传感器，铲斗油缸上装设的铲斗油缸位移传感器，并于铲斗与铲斗连杆的铰接处装设第一销轴传感器，于铲斗与伸臂的铰接处装设第二销轴传感器，可方便获得被挖掘料堆对铲斗的阻力及铲斗在作业过程中的位移，进而可实现对挖掘机作业时的挖掘功值进行测量。本发明专利技术还提供所述挖掘机挖掘功的测量方法所采用的挖掘机。功的测量方法所采用的挖掘机。功的测量方法所采用的挖掘机。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机挖掘功的测量方法及其所采用的挖掘机


[0001]本专利技术涉及挖掘机领域，具体涉及一种挖掘机挖掘功的测量方法及其所采用的挖掘机。

技术介绍

[0002]挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的料堆，并装入运输车辆或卸至堆料场的重型工程机械，挖掘的料堆主要是土壤、煤、泥沙，以及经过预松后的土壤和岩石，挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机械之一，以高效率、高可靠性、一流的操纵性的作业方式，加快了工程机械行业的进一步发展，但相比于国外同类产品，我国挖掘机燃油消耗、排放污染问题居高不下，以及作业生产效率也有很大的差距，节能增效成为挖掘机乃至整个工程机械行业面临的重大研究解决课题。
[0003]挖掘机在挖掘过程中的油耗占比是整个作业循环最大的，如何在不降低工作效率和机械使用寿命的前提下解决油耗过高问题，是解决挖掘机节能增效的难点。经研究发现，在不降低工作效率和机械使用寿命的前提下解决油耗过高问题，降低铲斗挖掘时的作业阻力，即挖掘功是最为有效的方法之一，而为了研究如何降低挖掘功，就需要对挖掘机的挖掘功进行测量。然而，目前暂未有对挖掘机挖掘功进行测量的有效手段。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述
技术介绍
中提出的技术问题，提供一种挖掘机挖掘功的测量方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种挖掘机挖掘功的测量方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1，提供一挖掘机，包括行走机构、回转平台、动臂、伸臂、伸臂连杆、铲斗连杆、动臂油缸、伸臂油缸、铲斗油缸及铲斗；回转平台转动地装设于行走机构上，动臂的第一端与回转平台铰接，伸臂与动臂的第二端铰接，伸臂连杆的第一端与伸臂铰接，铲斗连杆的第一端与伸臂连杆的第二端铰接；动臂油缸的缸体一端铰接于回转平台上，动臂油缸的活塞杆自由末端铰接于动臂上，动臂油缸上装设有动臂油缸位移传感器；伸臂油缸的缸体一端铰接于动臂上，伸臂油缸的活塞杆自由末端铰接于伸臂的第一端，伸臂油缸上装设有伸臂油缸位移传感器；铲斗油缸的缸体一端铰接于伸臂上，铲斗油缸的活塞杆自由末端铰接于铲斗连杆与伸臂连杆的铰接处，铲斗油缸上装设有铲斗油缸位移传感器；铲斗一侧的顶部与铲斗连杆的另一端铰接，铲斗与铲斗连杆的铰接处插设有第一销轴传感器；铲斗一侧的底部与伸臂的另一端铰接，铲斗与伸臂的铰接处插设有第二销轴传感器；
[0008]步骤S2，挖掘机的铲斗在作业过程中，被挖掘的料堆施加反作用力于铲斗，通过第一销轴传感器检测被挖掘料堆对铲斗与铲斗连杆铰接处在水平方向的阻力F
水1
及在竖直方向上的阻力F
竖1
，通过第二销轴传感器检测被挖掘料堆对铲斗与伸臂铰接处在水平方向的阻力F
水2
及在竖直方向上的阻力F
竖2
；通过动臂油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中动臂
油缸的长度，通过伸臂油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中伸臂油缸的长度，通过铲斗油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中铲斗油缸的长度；
[0009]步骤S3，根据第一销轴传感器、第二销轴传感器、动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器检测到的数据计算挖掘机作业过程中的挖掘功。
[0010]进一步地，在步骤S3中，所述挖掘功为铲斗在开始接触料堆的时刻T1至铲斗与料堆分离的时刻T2过程中受到的料堆对铲斗的阻力所做的功。
[0011]进一步地，所述挖掘功的计算步骤为：
[0012]在时刻T1
‑
T2过程中，第一销轴传感器、第二销轴传感器、动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器在时刻T1至T2间进行n次采样，设第i次采样(1≤i≤n)对应的时刻为T
i
(T1≤T
i
≤T2)；
[0013]通过第一销轴传感器与第二销轴传感器的检测值得到铲斗在T
i
时刻受到的水平分力F
i(水平)
及在竖直方向上的阻力F
i(竖直)
；
[0014]以铲斗斗刃往后100mm处为挖掘起力测量点K，根据动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器检测到的数据测量出挖掘起力测量点K在前一采样时刻T
i
‑1的坐标值(X
K(i
‑
1)
，Y
K(i
‑
1)
)和在T
i
时刻的坐标值(X
Ki
，Y
Ki
)，则铲斗在T
i
‑1‑
T
i
时刻作业过程中的水平行程Li及竖直行程Hi分别等于L
i
＝X
Ki
‑
X
K(i
‑
1)
；H
i
＝Y
Ki
‑
Y
K(i
‑
1)
；
[0015]挖掘机在相邻两个采样时间点T
i
‑1‑
T
i
作业过程中的挖掘功Wi＝Wi(水平)+Wi(竖直)＝F
i(水平)
*L
i
+F
i(竖直)
*H
i
；则铲斗在开始接触料堆的时刻T1至铲斗与料堆分离的时刻T2的挖掘功
[0016]进一步地，测量出挖掘起力测量点K的坐标值测量方法为：
[0017]在回转平台上预设一个点作为坐标原点O，设动臂油缸与回转平台的铰接点为点A，动臂与回转平台铰接点为点B，动臂油缸与动臂的铰接点为点C,伸臂油缸与动臂的铰接点为点D，伸臂油缸与伸臂的铰接点为点E,动臂与伸臂的铰接点为点G，铲斗油缸与伸臂的铰接点为点F,铲斗油缸、伸臂连杆与铲斗连杆之间的铰接点为点M，铲斗连杆与铲斗的铰接点为点N，伸臂连杆与伸臂的铰接点为点J，铲斗与伸臂的铰接点为点H；
[0018]在
△
ABC中，根据坐标原点O的位置、挖掘机的尺寸数据及动臂油缸位移传感器的数据得到点A、B的坐标及
△
ABC的三边长，基于A、B点的坐标和
△
ABC的三边长，计算出C点的坐标(X
C
，Y
C
)；
[0019]在
△
BCG中，根据挖掘机的尺寸数据获得
△
BCG的三边长，基于B、C点的坐标和
△
BCG的三边长，计算出G点的坐标(X
G
，Y
G
)；
[0020]在
△
CGD中，根据挖掘机的尺寸数据获得
△
CGD的三边长，基于C、G点的坐标和
△
CGD的三边长，计算出D点的坐标(X
D
，Y
D
)；
[0021]在
△
DGE中，根据挖掘机的尺寸数据及伸臂油缸位移传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机挖掘功的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，提供一挖掘机，包括行走机构、回转平台、动臂、伸臂、伸臂连杆、铲斗连杆、动臂油缸、伸臂油缸、铲斗油缸及铲斗；回转平台转动地装设于行走机构上，动臂的第一端与回转平台铰接，伸臂与动臂的第二端铰接，伸臂连杆的第一端与伸臂铰接，铲斗连杆的第一端与伸臂连杆的第二端铰接；动臂油缸的缸体一端铰接于回转平台上，动臂油缸的活塞杆自由末端铰接于动臂上，动臂油缸上装设有动臂油缸位移传感器；伸臂油缸的缸体一端铰接于动臂上，伸臂油缸的活塞杆自由末端铰接于伸臂的第一端，伸臂油缸上装设有伸臂油缸位移传感器；铲斗油缸的缸体一端铰接于伸臂上，铲斗油缸的活塞杆自由末端铰接于铲斗连杆与伸臂连杆的铰接处，铲斗油缸上装设有铲斗油缸位移传感器；铲斗一侧的顶部与铲斗连杆的另一端铰接，铲斗与铲斗连杆的铰接处插设有第一销轴传感器；铲斗一侧的底部与伸臂的另一端铰接，铲斗与伸臂的铰接处插设有第二销轴传感器；步骤S2，挖掘机的铲斗在作业过程中，被挖掘的料堆施加反作用力于铲斗，通过第一销轴传感器检测被挖掘料堆对铲斗与铲斗连杆铰接处在水平方向的阻力F
水1
及在竖直方向上的阻力F
竖1
，通过第二销轴传感器检测被挖掘料堆对铲斗与伸臂铰接处在水平方向的阻力F
水2
及在竖直方向上的阻力F
竖2
；通过动臂油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中动臂油缸的长度，通过伸臂油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中伸臂油缸的长度，通过铲斗油缸位移传感器检测挖掘机作业过程中铲斗油缸的长度；步骤S3，根据第一销轴传感器、第二销轴传感器、动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器检测到的数据计算挖掘机作业过程中的挖掘功。2.如权利要求1所述的挖掘机挖掘功的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，所述挖掘功为铲斗在开始接触料堆的时刻T1至铲斗与料堆分离的时刻T2过程中受到的料堆对铲斗的阻力所做的功。3.如权利要求2所述的挖掘机挖掘功的测量方法，其特征在于，所述挖掘功的计算步骤为：在时刻T1
‑
T2过程中，第一销轴传感器、第二销轴传感器、动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器在时刻T1至T2间进行n次采样，设第i次采样(1≤i≤n)对应的时刻为T
i
(T1≤T
i
≤T2)；通过第一销轴传感器与第二销轴传感器的检测值得到铲斗在T
i
时刻受到的水平分力F
i(水平)
及在竖直方向上的阻力F
i(竖直)
；以铲斗斗刃往后100mm处为挖掘起力测量点K，根据动臂油缸位移传感器、伸臂油缸位移传感器及铲斗油缸位移传感器检测到的数据测量出挖掘起力测量点K在前一采样时刻T
i
‑1的坐标值(X
K(i
‑
1)
，Y
K(i
‑
1)
)和在T
i
时刻的坐标值(X
Ki
，Y
Ki
)，则铲斗在T
i
‑1‑
T
i
时刻作业过程中的水平行程Li及竖直行程Hi分别等于L
i
＝X
Ki
‑
X
K(i
‑
1)
；H
i
＝Y
Ki
‑
Y
K(i
‑
1)
；挖掘机在相邻两个采样时间点T
i
‑1‑
T
i
作业过程中的挖掘功Wi＝Wi(水平)+Wi(竖直)＝F
i(水平)
*L
i
+F
i(竖直)
*H
i
；则铲斗在开始接触料堆的时刻T1至铲斗与料堆分离的时刻T2的挖掘功4.如权利要求3所述的挖掘机挖掘功的测量方法，其特征在于，测量出挖掘起力测量点K的坐标值测量方法为：
在回转平台上预设一个点作为坐标原点O，设动臂油缸与回转平台的铰接点为点A，动臂与回转平台铰接点为点B，动臂油缸与动臂的铰接点为点C,伸臂油缸与动臂的铰接点为点D，伸臂油缸与伸臂的铰接点为点E,动臂与伸臂的铰接点为点G，铲斗油缸与伸臂的铰接点为点F,铲斗油缸、伸臂连杆与铲斗连杆之间的铰接点为点M，铲斗连杆与铲斗的铰接点为点N，伸臂连杆与伸臂的铰接点为点J，铲斗与伸臂的铰接点为点H；在
△
ABC中，根据坐标原点O的位置、挖掘机的尺寸数据及动臂油缸位移传感器的数据得到点A、B的坐标及
△
ABC的三边长，基于A、B点的坐标和

【专利技术属性】
技术研发人员：李贝，吴星，孙平，邓益民，臧晓辉，陈立创，李海青，黄正伟，冯美英，冯春林，韦茂志，朱琼，徐源俊，李光辉，陈栋，
申请(专利权)人：柳州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：