基于液压系统大臂油缸压力的抱罐车称重系统算法的研究

王大江 张宇 冯扶民

摘 要：抱罐车又称渣罐车，是一种冶金渣处理专用运输车，抱罐车的载荷能力是衡量抱罐车的重要指标，载荷的计算正确与否对抱罐车的设计十分重要，在钢铁及冶金行业中，主要通过载荷的计算来判断抱罐车的工作效率、安全性能等，目前载荷的计算方法有很多，主要为销轴传感器或扭矩传感器的方法，成本较高，安装不方便，该文结合前人的计算方法，提出了利用液压系统大臂油缸压力的计算方法，取得了很好的效果。

关键词：抱罐车；渣罐车；数据效果

中图分类号： TP391 文献标志码：A

1 抱罐车概述

抱罐车主要用于处理高温约为1 300 ℃的渣滓、钢水或其他固态物体，它的载重能力，长和宽可以根据用户的渣罐的尺寸、容积和现场操作环境而定。抱罐车的载重能力为25 t～120 t。目前该公司生产的抱罐车已经出口至泰国、越南、日本、危内瓦拉、韩国等国家，获得了客户的一致好评。抱罐车具有以下特点：1）不需其他吊重设备，使用车辆本身的倾翻大臂就能进行抱罐和翻罐的动作。2）可从地面上或小台上把罐抱到抱罐车上。3）可作180°倾翻渣罐。4）减少作业人数和减少工具设备的数量。5）性能高、可靠性高和操作安全性高。6）操作快捷、效率高。7）多功能故障诊断系统，可以实时将车辆的故障状态传递给操作者，便于操作者实时检修。8）采用工程车辆专用的控制系统，防护等级可以达到IP65以上。9）采用工程车辆专用的真彩显示器，将车辆个电气系统信息、发动机信息以及液压系统的信息全部采集到显示器中。10）发动机采用进口康明斯发动机，排放标准可以达到国五的标准。11）液压系统的关键部件均为国际知名品牌，保证了液压系统的可靠性。12）整机控制系统、发动机、变速箱等采用工程车辆CAN总线控制，抗干扰能力较强，且CAN总线数据信息全部采集到控制系统中，并实时显示至显示器中。

1.1 渣罐车组成

2016年，该公司设计生产了100 t渣罐车，主要是由牵引车总成、驾驶室总成、转向总成、电气总成、后车架总成、润滑系统、工作臂总成、液压系统总成、大臂油缸总成等组成的。

1.2 实际生产的渣罐车（如图1、图2所示）

2 渣罐车称重计算

在实际工作过程中，常常会需要检测载荷的重量，以防止出现超载的情况，从而避免超载造成车辆倾覆，提前通过抱罐车故障诊断系统告知操作者，进行预警。

2.1 目前常见的称重方法

目前常见的称重方法需要在抱罐车上增加销轴传感器或者扭矩传感器，通过间接采集拉力進而推算出负载的重量，这种安装方法需要非常大的安装空间，抱罐车本身空间有限，无法提供足够的空间安装该类传感器；而且这种类型的传感器价格昂贵。

2.2 利用大臂油缸压力计算载荷

该文在综合分析了抱罐车称重的几种方法后，提出了利用车体上本身就安装的大臂油缸有杆腔和无杆腔压力传感器计算抱罐车载荷的数学模型。建立的数学模型如图3和图4所示。

2.3 数据采集及处理

压力传感器数据经过Rexroth PLC RC28-14数据采集模拟量信号输入通道后，经过均值滤波和中值滤波及冒泡法将压力数据处理后，进行计算。

2.4 数据效果

该抱罐车实际载荷能力为100 000kg，经过多次试验结果，精度达到99 %，满足要求，且实际效果比销轴传感器及扭矩传感器等的效果要好很多，而且节省了很多成本。

3 结语

用于冶金行业的抱罐车称重系统一直是一个难题，用扭矩传感器及销轴传感器的方法成本高，而且安装复杂，该文提出的利用液压系统大臂角度传感器的方法很好地解决了这个问题，值得推广。

参考文献

[1]王望予.汽车设计（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]任中立，耿会良.BGC-100抱罐车研制[J].湖北工业大学学报，2010（4）：64-65.