СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ГРУЗА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD AND DEVICE TO WEIGH WEIGHT OF TRANSPORT VEHICLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу взвешивания груза транспортного средства, причем транспортное средство содержит кузов, погрузочную платформу, множество колес, подвеску колес для поддерживания каждого колеса относительно кузова, и подвеска колес содержит, по меньшей мере, конструкцию тележки, включающую, по меньшей мере, два моста, соединенных друг с другом на каждой стороне транспортного средства посредством горизонтального рычага, который соединяется с кузовом посредством вертикального рычага, а указанный способ заключается в том, что измеряют вертикальные нагрузки, действующие на подвеску колес, по меньшей мере, на трех участках измерения, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один датчик; передают данные измерения с датчиков, по меньшей мере, в одно вычислительное устройство взвешивания; и определяют вес груза в вычислительном устройстве на основании данных измерения, полученных с участков измерения и расчетных параметров вычислительного устройства.
Настоящее изобретение также относится к транспортному средству, содержащему кузов, погрузочную платформу, множество колес, подвеску колес для поддерживания каждого колеса относительно кузова, причем подвеска колес содержит, по меньшей мере, конструкцию тележки, включающую, по меньшей мере, два моста, соединенных друг с другом на каждой стороне транспортного средства посредством горизонтального рычага, который соединяется с кузовом посредством вертикального рычага, по меньшей мере, на трех участках измерения для измерения вертикальных нагрузок, действующих на подвеску колес посредством, по меньшей мере, одного датчика, расположенного на каждом участке измерения, и, по меньшей мере, одно вычислительное устройство взвешивания, которое пригодно для определения веса перевозимого груза на основании результатов измерения, полученных с участков измерения.
Настоящее изобретение также относится к конструкции тележки транспортного средства. Конструкция тележки содержит, по меньшей мере, первый мост и второй мост, по меньшей мере, первый горизонтальный рычаг и второй горизонтальный рычаг для соединения мостов друг с другом на каждой стороне транспортного средства и, по меньшей мере, первый вертикальный рычаг для соединения первого горизонтального рычага с кузовом транспортного средства и, по меньшей мере, второй вертикальный рычаг для соединения второго горизонтального рычага с кузовом транспортного средства.
Очень тяжелые транспортные средства используются при разработке месторождения и на участках производства земляных работ для перемещения камней. Для того чтобы можно было соответствующим образом управлять рабочей площадкой и регулировать поток материала площадки, необходимо, в целом, знать количество перемещаемого материала. Следовательно, полезный груз, перевозимый транспортным средством, взвешивается. Взвешивание может выполняться при заезде транспортного средства на станцию взвешивания на площадке, что однако делает операцию более медленной и более обременительной. В качестве альтернативы, каждое транспортное средство может включать конкретное устройство для взвешивания. В таком случае взвешивание может проходить во время загрузки или перевозок. Кроме того, взвешивание конкретного транспортного средства может предотвратить чрезмерную загрузку транспортного средства, и, таким образом, можно избежать повреждения и преждевременного износа транспортного средства. Заранее известно, как определить вес полезного груза транспортного средства посредством измерения давления в подъемных цилиндрах погрузочной платформы. Кроме того, в некоторых случаях измеряются нагрузки, действующие на опрокидывающие шарниры погрузочной платформы. Недостатком при измерениях веса, основанных на точках опоры платформы, однако является то, что положение центра тяжести груза на платформе, безусловно, влияет на точность результатов измерения. Кроме того, во время взвешивания платформа должна подниматься, чтобы опираться на подъемные цилиндры, это означает, что взвешивание может выполняться только тогда, когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии, поскольку когда платформа приподнята и опирается на подъемные цилиндры, кузов транспортного средства подвергается воздействию больших нагрузок, которые вместе с динамическими нагрузками могут повредить кузов транспортного средства. Следовательно, взвешивание, основанное на измерении в опорных точках платформы, является неточным и медленным. Кроме того, известно, как определить полезный груз транспортного средства посредством измерения нагрузки, действующей на оси поворота подвески колес транспортного средства. В этом случае неточность измерения также вызывает проблему, поскольку результаты измерения зависят от положения, в котором находятся колеса транспортного средства. Чтобы измерение было достоверным, колеса всегда должны быть повернуты и находиться в заранее заданном положении во время измерения. Конечно, это обуславливает более медленное и более трудное выполнение взвешивания. В конечном счете, известные решения взвешивания имеют недостатки в том, что их точность при измерении является недостаточной, и взвешивание является трудным и медленным процессом.
Краткое изложение существа изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является создание нового и усовершенствованного способа взвешивания полезного груза транспортного средства, транспортного средства и конструкции тележки.
Способ настоящего изобретения характеризуется измерением вертикальных напряжений, действующих на горизонтальный рычаг, по меньшей мере, посредством одного датчика, при этом горизонтальный рычаг рассматривают, как один участок измерения в вычислительном устройстве.
Транспортное средство согласно изобретению характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна боковая поверхность горизонтального рычага конструкции тележки содержит, по меньшей мере, один датчик для определения вертикальной нагрузки, действующей на горизонтальный рычаг, причем вычислительное устройство обеспечивает то, что горизонтальный рычаг рассматривают как один участок измерения при определении веса груза.
Конструкция тележки согласно изобретению характеризуется тем, что, по меньшей мере, одна боковая поверхность горизонтального рычага содержит, по меньшей мере, один датчик для определения вертикальной нагрузки, действующей на горизонтальный рычаг.
Предпочтительно на одной или более боковых поверхностях горизонтального рычага, являющегося частью тележки транспортного средства, размещают один или более датчиков, посредством которых можно измерять вертикальную нагрузку, действующую на горизонтальный рычаг.
Настоящее изобретение имеет преимущество, заключающееся в том, что положение центра массы груза не является важным для результата измерения веса, поскольку в настоящем изобретении измерения относятся к нагрузкам, действующим на подвеску колес, а не к нагрузкам, действующим на зажимные приспособления платформы. Еще одним преимуществом является то, что во время взвешивания погрузочная платформа может удерживаться в более низком положении. Кроме того, положение колес относительно тележки, по существу, не влияет на результаты измерения, и, следовательно, взвешивание может выполняться все время без какой-либо конкретной подготовки.
Предпочтительно измерительный элемент, которым является удлиненная деталь, отдельная от горизонтального рычага, прикреплен, по меньшей мере, к одной боковой поверхности горизонтального рычага. На первом конце и втором конце измерительного элемента находятся крепежные средства для закрепления измерительного элемента. На участке между крепежными средствами находится участок измерения, с которым соединен, по меньшей мере, один тензодатчик. Вертикальные нагрузки вызывают деформации в горизонтальном рычаге тележки, а эти деформации также вызывают деформацию на участке измерения измерительного элемента. Деформация на участке измерения регистрируется тензодатчиком. Измерительный элемент данного типа очень просто закрепляется на боковой поверхности горизонтального рычага тележки, например, посредством винтов, клея или любым другим способом. Кроме того, если измерительный элемент выходит из строя, то его легко и быстро можно заменить.
Предпочтительно вертикальная и противоположная боковые поверхности горизонтального рычага содержат, по меньшей мере, один датчик для измерения деформации горизонтального рычага. Когда датчики расположены на обеих сторонах горизонтального рычага, поперечные нагрузки, действующие на горизонтальный рычаг, определяются посредством сравнения результатов измерения, полученных от датчиков. Затем, когда вычислительное устройство определило величины поперечных нагрузок, их влияние на результаты взвешивания может быть исключено.
Предпочтительно вычислительное устройство содержит средства для фильтрации данных измерения, полученных от датчиков. Таким образом, взвешивание может выполняться при движении транспортного средства. Вычислительное устройство может отфильтровывать данные измерения таким образом, что отклонения при измерениях, происходящих в результате движения транспортного средства и других динамических неточностей, могут быть исключены. Поскольку взвешивание может выполняться во время обычного транзитного движения транспортного средства, то в любом случае, взвешивание не замедляет работу или не препятствует работе транспортного средства.
Предпочтительно в передней части транспортного средства находятся два или более поворотных колес, причем каждое отдельно подвешено к кузову посредством подвесных устройств. Каждое подвесное устройство содержит гидравлическую часть, которая обеспечивает регулировку высоты подвесного устройства, а также вибрацию колес на противоположных сторонах транспортного средства. Гидравлические части подвесных устройств в передней части транспортного средства гидравлически соединены между собой. В одном или более гидравлических каналах, соединяющих гидравлические части, расположены один или более датчиков для измерения гидравлического давления, преобладающего в канале. Результат измерения, полученный от датчика давления, прямо пропорционален весу груза. Данная заявка обеспечивает простое определение вертикальной нагрузки, действующей на переднюю часть транспортного средства. Кроме того, положение колес не влияет на результаты измерения. Когда такое устройство используется для измерения вертикальных нагрузок, действующих на подвеску колес в передней части транспортного средства, и одновременно, когда устройство, измеряющее вертикальные нагрузки, действующие на горизонтальные рычаги тележки, используется в задней части транспортного средства, взвешивание, по существу, совершенно не зависит от угла поворота колес.
Предпочтительно передняя часть транспортного средства содержит один или более неразрезных мостов, которые поддерживаются относительно кузова посредством центрального поворотного соединения, так что мост может поворачиваться относительно центрального поворотного соединения в соответствии с рулевыми перемещениями. В связи с центральным поворотным соединением также установлены один или более датчиков, посредством которых измеряются вертикальные нагрузки, действующие на неразрезной мост, т.е. практически вертикальные нагрузки, действующие на переднюю часть транспортного средства. Поскольку датчик связан с центральным поворотным соединением, положение моста не влияет на результат измерения.
Предпочтительно вычислительное устройство содержит, по меньшей мере, один процессор, который обеспечивает выполнение компьютерной программы, которая рассчитывает вес полезного груза на основании результатов измерения и расчетных параметров, установленных в вычислительном устройстве и, когда необходимо, выполняет одну или более фильтраций по результатам измерения и взвешивания.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 изображает схематический вид транспортного средства, которое содержит устройство для взвешивания полезного груза согласно изобретению;
фиг.2 - схему подвески колес в транспортном средстве и устройства для взвешивания в связи с ним согласно изобретению;
фиг.3 - схему подвески колес и устройства для взвешивания в другом транспортном средстве согласно изобретению;
фиг.4 - схему расположения датчиков в тележках транспортного средства, согласно изобретению;
фиг.5 - общий вид измерительного элемента, который может закрепляться на горизонтальном рычаге тележки согласно изобретению;
фиг.6 - диаграмму измерений, полученных от одного датчика, измеряющего вертикальные нагрузки, и результат, полученный на основании данных измерения в результате фильтрации.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения
На фиг.1 показано транспортное средство 1, которое может быть использовано на шахте, в каменном карьере или на участках производства земляных работ, например, для транспортировки разрушенной горной породы, камней материала или почвы с участка для загрузки на участок для разгрузки. Транспортное средство 1 может содержать кузов 2, кабину 3, узел 4 электродвигателя и погрузочную платформу 5. Транспортное средство 1 также может содержать множество колес, из которых, по меньшей мере, некоторые являются поворотными колесами и, по меньшей мере, некоторые являются ведущими колесами. Транспортное средство 1 может содержать два или более поворотных передних колес, посредством которых транспортное средство 1 может поворачиваться. Каждое переднее колесо 6 может быть подвешено к кузову 2 посредством специального подвесного устройства 7 таким образом, чтобы передние колеса 6 могли перемещаться вертикально при движении по неровной и холмистой местности 8. В качестве альтернативы, передние колеса 6 могут располагаться в неразрезном переднем мосту, который может поворачиваться в соответствии с рулевыми движениями. Кроме того, транспортное средство 1 может содержать два или более задних колес 9a и 9b. Транспортное средство 1 может содержать два неразрезных задних моста 10a и 10b, образующих конструкцию 11 тележки, к которой прикреплены задние колеса 9a, 9b. Задние мосты 10a и 10b могут быть соединены посредством горизонтального рычага 12 тележки. Кроме того, горизонтальный рычаг 12 может прикрепляться к кузову 2 посредством одного или более вертикальных рычагов 13. Конструкция 11 тележки может быть выполнена с возможностью поворота, например, таким образом, что задний мост 10b может поворачиваться относительно моста 10a. Конечно, возможно, чтобы транспортное средство 1 содержало множество передних колес 6 вместе и/или параллельно и соответственно множество задних мостов 10 и конструкций 11 тележки вместе. Колеса на концах мостов 10a, 10b, составляющих конструкцию тележки, и соответственно передние колеса могут быть отдельными колесами, или, в качестве альтернативы, может быть заданное количество параллельных колес.
На фиг.2 представлена подвеска колес и устройство для взвешивания в транспортном средстве 1. В передней части транспортного средства 1 содержатся первое подвесное устройство 7a и второе подвесное устройство 7b, которые расположены на противоположных сторонах транспортного средства. Верхние части 14 подвесных устройств 7a, 7b поддерживаются неподвижно относительно кузова 2. Нижние части 15 подвесных устройств 7a, 7b могут перемещаться относительно верхних частей 14, при необходимости, посредством подвески и рулевых перемещений. К нижним частям также прикреплены ступицы 16a, 16b колес, к которым прикреплены передние колеса 6a, 6b. Таким образом, передние колеса 6a, 6b могут поддерживаться относительно кузова 2 только посредством подвесных устройств 7a, 7b. Подвесные устройства 7a, 7b могут содержать гидропневматическую рессору, включающую гидравлическую часть 17 для регулировки высоты подвесного устройства и пневмоаккумулятор, который может служить в качестве упругого элемента. Гидравлические части 17 могут соединяться с одним или более каналов 18 для тормозной жидкости. В этом случае колеса 6a, 6b на противоположных сторонах транспортного средства могут вибрировать таким образом, что колеса 6a, 6b могут прочно удерживаться во время движения по местности 8, даже если бы она была холмистой. При вибрации вертикальное перемещение колеса на первой стороне транспортного средства заставляет колесо на второй стороне транспортного средства обычно перемещаться в противоположном вертикальном направлении. Из-за вибрации регулировка высоты подвесного устройства и устройства гидропневматической рессоры, по сути, не рассматривается в настоящем изобретении, поэтому нет необходимости описывать их конструкцию более подробно.
Вертикальные нагрузки, действующие на переднюю часть транспортного средства 1, могут быть определены посредством одного или более датчиков давления, расположенных в канале 18 для тормозной жидкости. Поскольку подвесные устройства 7a, 7b гидравлически соединены между собой, величина давления, преобладающего в канале 18 для тормозной жидкости, прямо пропорциональна вертикальной нагрузке, действующей на передние колеса 6a, 6b транспортного средства 1. Датчик 19 давления измеряет давление, преобладающее в канале 18 для тормозной жидкости, и передает данные измерения через соединение для передачи данных в вычислительное устройство 20 взвешивания, в котором могут обрабатываться результаты измерения. Передняя часть транспортного средства 1 может рассматриваться в качестве одного участка измерения в процессе взвешивания. В дополнение к первому участку 21 измерения, по меньшей мере, необходимы еще два участка измерения, т.е., в целом, должно быть, по меньшей мере, три участка измерения. Таким образом, в связи с тележками 11a, 11b в задней части транспортного средства 1 расположены второй участок 22 измерения и третий участок 23 измерения. По меньшей мере, на одной боковой поверхности горизонтального рычага 12a, 12b тележки расположены один или более датчиков 24a, 24b для измерения вертикальной нагрузки, действующей на горизонтальный рычаг. Датчиком 24a, 24b может быть тензодатчик и т.п., который обеспечивает регистрацию деформации в горизонтальном рычаге 12a, 12b, вызванной вертикальной нагрузкой F, действующей на него, и который определяет нагрузку, действующую на горизонтальный рычаг 12a, 12b, на основании деформации. Результаты измерения передаются с датчиков 24a, 24b через соединение для передачи данных в вычислительное устройство 20 взвешивания, которое определяет вертикальную нагрузку на участках 21, 22 и 23 измерения на основании полученных результатов измерения. Вычислительное устройство 20 также может рассчитывать вес полезного груза на основании вертикальных нагрузок на участках 21, 22 и 23 измерения, собственного веса транспортного средства 1 и других данных, введенных в вычислительное устройство 20.
Вычислительным устройством 20 может быть компьютер, программируемое логическое или другое подобное устройство, в процессоре которого может выполняться программа для расчета результатов взвешивания. Вычислительным устройством 20 может быть отдельное устройство, или оно может быть включено в устройство управления транспортным средством 1. Можно установить программу в вычислительное устройство 20, и выполнение указанной программы обеспечивает обработку вычислительным устройством результатов измерения заданным способом, например, фильтрацией неточностей в результатах измерения. Компьютерная программа может загружаться в память вычислительного устройства 20 из запоминающей среды, другого компьютера или сети. В вычислительное устройство 20 также могут быть введены необходимые параметры измерения и расчетные параметры, такие как собственный вес транспортного средства 1.
На фиг.3 представлена альтернативная подвеска колес. В этом случае транспортное средство 1 содержит один неразрезной передний мост 25, на концах которого расположены передние колеса 6a, 6b. Передний мост 25 может содержать центральное поворотное соединение 26, которое обеспечивает поворот переднего моста в соответствии с рулевыми движениями. На центральном поворотном соединении 26 также могут быть расположены один или более датчиков 27, посредством которых можно измерять вертикальную нагрузку, передаваемую от кузова 2 через центральное поворотное соединение 26 на передний мост 25. В этом случае первый участок 21 измерения связан с неразрезным передним мостом 25. Второй участок 22 измерения и третий участок 23 измерения могут быть связаны с конструкциями 11a и 11b тележки. Следовательно, участки 21, 22 и 23 измерения могут быть расположены в треугольной конфигурации 28.
На фиг.4 показано устройство, в котором передняя часть транспортного средства 1 содержит два последовательных неразрезных передних моста 25a, 25b, которые могут поворачиваться относительно центральных поворотных соединений 26a, 26b. Кроме того, с центральными поворотными соединениями 26a, 26b могут быть связаны датчики 27a, 27b для измерения вертикальной нагрузки, действующей на передние мосты 25a, 25b. В этом случае, первый участок 21 измерения содержит оба передних моста 25a и 25b, благодаря чему вертикальная нагрузка первого участка 21 измерения является суммарной нагрузкой, полученной с датчиков 27a, 27b.
На фиг.4 также показано, что обе вертикальные боковые поверхности горизонтального рычага 12 в тележке 11a, 11b могут содержать датчики 24a, 24a' и соответственно 24b, 24b'. Когда датчики расположены с обеих сторон горизонтального рычага 12, поперечные силы, действующие на горизонтальный рычаг 12, могут регистрироваться и записываться, и их влияние на результаты измерения может компенсироваться. Если поперечные силы действуют на горизонтальный рычаг 12, он изгибается в поперечном направлении, в результате чего датчики 24 на разных сторонах горизонтального рычага 12 выдают разные результаты измерения. Неудобства, вызванные поперечными силами, можно исключить, приняв результирующую величину датчиков 24a и 24a' в качестве результата измерения участка 22 измерения и соответственно приняв результирующую величину датчиков 24b и 24b' в качестве результата измерения участка 23 измерения.
Кроме того, возможно, чтобы в передней части транспортного средства 1 на обеих его сторонах были установлены два, четыре, шесть или любое другое четное число отдельных устройств пружинной подвески, гидравлические части которых соединены с гидравлическими частями подвесных устройств, расположенных на противоположной стороне транспортного средства, например, как показано на фиг.2. В таком случае результаты измерений, полученные с датчиков давления, соединенных с каналами для тормозной жидкости, могут суммироваться для определения вертикальной нагрузки, действующей на переднюю часть транспортного средства. С другой стороны, для каждого подвесного устройства может быть установлен датчик для измерения вертикальной нагрузки. Датчик может быть расположен, например, в верхней части подвесного устройства, в точке крепления между подвесным устройством и кузовом, в соответствии с чем положение колеса не будет влиять на результат измерения. Результаты измерения, полученные от датчика для каждого подвесного устройства, могут суммироваться, и, таким образом, может быть определена вертикальная нагрузка на первом участке измерения.
На фиг.5 представлен измерительный элемент 29, который может прикрепляться к боковой поверхности горизонтального рычага 12 тележки. Измерительным элементом 29 может быть удлиненная деталь, которая может быть выполнена, например, из стали, другого металла, или она может иметь составную конструкцию, включающую армирование волокном и пластмассу. На первом конце и втором конце измерительного элемента 29 могут находиться крепежные средства 30a, 30b для прикрепления измерительного элемента. Крепежные средства 30a, 30b могут содержать увеличенные части и отверстия 31, через которые крепежные средства 30a, 30b могут неподвижно прикрепляться, например, посредством винтов к горизонтальному рычагу 12. В качестве альтернативы, измерительный элемент 29 может прикрепляться, например, посредством клея, блокирующих средств, расположенных по контуру, или посредством быстрозажимных средств. Кроме того, на части между крепежными средствами 30a, 30b может находиться измерительная часть 32, на которой могут быть установлены один или более тензодатчиков 33 и т.п. Обычно датчики 33 прикрепляются к стороне на наружной поверхности измерительного элемента 29. На измерительной части 32 также могут быть установлены один или более датчиков 34 компенсации, посредством которых можно компенсировать влияние температуры и влияние деформации в поперечном направлении измерительного элемента.
На фиг.6 представлена диаграмма данных измерения, полученных от датчика, измеряющего вертикальную нагрузку. В результатах измерения наблюдаются отклонения 35, которые могут происходить в результате измерения, выполняемого при движении транспортного средства. В таком случае отклонения могут быть вызваны в результате движения по неровной местности, изменения скорости транспортного средства, т.е. ускорений и торможений, и перемещений груза в результате движения по холмистой местности. Вычислительное устройство 20 взвешивания может обрабатывать результаты измерения, если необходимо, например, таким образом, что динамическое отклонение 35 данного типа может быть отфильтровано из результата измерения. Таким образом, вычислительное устройство 20 может формировать отфильтрованный результат 36 измерения, на основании которого затем может быть определен вес полезного груза.
В некоторых случаях признаки изобретения, описанные в настоящем документе, могут быть использованы независимо от других признаков изобретения. С другой стороны, признаки изобретения, описанные в настоящем документе, могут быть объединены при необходимости для обеспечения различных комбинаций.
Чертежи и соответствующее описание предназначены только для иллюстрации идеи настоящего изобретения. Детали настоящего изобретения могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.