談斗輪機(jī)的角度補(bǔ)償

徐永南

摘 要：斗輪機(jī)是目前我國(guó)工業(yè)建設(shè)中的一種常用機(jī)械，是一種完成物料的運(yùn)輸和放置的重要設(shè)備。為了使斗輪機(jī)更好的服務(wù)于工業(yè)發(fā)展，在斗輪機(jī)的實(shí)際建造和應(yīng)用過程中，必須做好對(duì)其工作角度的精確把握，這樣才能有效的提高斗輪機(jī)的工作效率。本文即將針對(duì)斗輪機(jī)的角度補(bǔ)償進(jìn)行探討，希望能夠得出合理的結(jié)論，促進(jìn)斗輪機(jī)的精準(zhǔn)工作。

關(guān)鍵詞：斗輪機(jī)；傳感器；角度補(bǔ)償

隨著科技的發(fā)展與時(shí)代的進(jìn)步，目前我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。其中一個(gè)重要的表現(xiàn)便是對(duì)各項(xiàng)先進(jìn)工業(yè)設(shè)備的不斷投入使用。就斗輪機(jī)而言，由于其自身的多重優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。為了使斗輪機(jī)的性能進(jìn)一步得到完善，其角度補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)技術(shù)必須得到科學(xué)化的發(fā)展。

1斗輪機(jī)概述及工作原理

斗輪機(jī)是電廠、礦山、碼頭等常用的堆料、取料設(shè)備，具有角度多變、時(shí)上時(shí)下的特征，利用斗輪連續(xù)取料，用機(jī)上的帶式輸送機(jī)連續(xù)堆料的有軌式裝卸機(jī)械。

它是散狀物料（散料）儲(chǔ)料場(chǎng)內(nèi)的專用機(jī)械，是在斗輪挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上演變而來的，可與卸車（船）機(jī)、帶式輸送機(jī)、裝船（車）機(jī)組成儲(chǔ)料場(chǎng)運(yùn)輸機(jī)械化系統(tǒng)，生產(chǎn)能力每小時(shí)可達(dá)1萬多噸。斗輪堆取料機(jī)的作業(yè)有很強(qiáng)的規(guī)律性，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?？刂品绞接惺謩?dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)等。斗輪堆取料機(jī)按結(jié)構(gòu)分臂架型和橋架型兩類。有的設(shè)備只具有取料一種功能，稱斗輪取料機(jī)。

2斗輪機(jī)的分類

2.1門式斗輪堆取料機(jī)

它有一個(gè)門形的金屬構(gòu)架和一個(gè)可升降的橋架。取料時(shí)，由橫向運(yùn)行的小車及其上旋轉(zhuǎn)的斗輪連續(xù)取料，物料在卸料區(qū)卸到橋架帶式輸送機(jī)上，最后轉(zhuǎn)卸到料場(chǎng)帶式輸送機(jī)運(yùn)走。通過橋架的升降和門架的運(yùn)行，可將料堆取盡。

2.2橋式斗輪取料機(jī)

與門式斗輪堆取料機(jī)在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：它沒有高大的門架，橋架是固定不升降的，而且處于較低位置；沒有堆料帶式輸送機(jī)和尾車。又稱為橋式斗輪混勻取料機(jī)。

3斗輪機(jī)傾角傳感器

斗輪機(jī)角度的變化范圍一般在-200到+200之間傾角傳感器，傾角傳感器又名傾斜儀，經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測(cè)量，從工作原理上可分為固體擺式、液體擺式和氣體擺式三種，從輸出信號(hào)模式上可分為電壓型、電流型和數(shù)字型三種。傾角傳感器可以用來測(cè)量相對(duì)于水平面的傾角變化量，提供儀器級(jí)性能水平的應(yīng)用，低溫度依賴性傾角傳感器的理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，即物體的加速度跟物體所受的合外力F合成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測(cè)量的，但卻可以測(cè)量其加速度，如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移，所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器。

當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。本文采用的傾角傳感器為電壓型，即輸出的電壓隨角度成線性變化。

基于斗輪機(jī)角度變化范圍及測(cè)量精度的考慮，選用測(cè)量范圍為-300到+300的傾角傳感器即可滿足要求。

4斗輪機(jī)角度補(bǔ)償原理

如圖1所示，重力為G的物體在傾斜角度為α的斜面（斗輪機(jī)）上產(chǎn)生兩個(gè)分力f1、f2，分別垂直和平行于斜面（斗輪機(jī)），則有

f1=G*cosα（式1） f2=G*sinα（式2）

對(duì)于斗輪機(jī)實(shí)際使用情況來說，當(dāng)斗輪機(jī)傾斜角度為α?xí)r，稱重傳感器的受力為垂直于斗輪機(jī)的分力，即f1。儀表通過傳感器測(cè)量到的mV，值也對(duì)應(yīng)這一分力。

由式1可知G=f1/cosα（式3）

其中f1由重傳感器測(cè)得，那么只要測(cè)得α角，即可計(jì)算得出實(shí)際重力G。

對(duì)于斗輪機(jī)的角度補(bǔ)償原理而言，其重要的結(jié)構(gòu)即為傳感器，通過傳感器，進(jìn)行信息的科學(xué)有效傳播，以更好的保障其數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)與有效。斗輪機(jī)上分別安裝速度傳感器、稱重傳感器和傾角傳感器，分別對(duì)斗輪機(jī)的運(yùn)行速度、承載重力、傾斜角度進(jìn)行測(cè)量。其中，速度傳感器輸出的為頻率信號(hào)，可以直接進(jìn)CPU計(jì)數(shù)器，通過計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)獲取的脈沖數(shù)計(jì)算出皮帶運(yùn)行速度；稱重感應(yīng)器、傾角傳感器輸出的均為電壓信號(hào)，需先進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后傳入CPU進(jìn)行運(yùn)算。在CPU的運(yùn)算過程中，首先要將轉(zhuǎn)化角度傳感器電壓得到的數(shù)值換算成傾斜角度，計(jì)算出余弦值，然后使用此余弦值對(duì)稱重傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)化得到的數(shù)值進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)算出單位長(zhǎng)度載荷，此時(shí)，即可以將單位長(zhǎng)度載荷與皮帶運(yùn)行速度進(jìn)行計(jì)算，得到流量和累積量，并和前面得到的角度值一起顯示出來。

5傾角傳感器對(duì)角度的測(cè)量

由手冊(cè)中傾角傳感器的靈敏度70mV/o這一參數(shù)，那么測(cè)得斗輪機(jī)傾斜為α?xí)r的電壓V1和水平狀態(tài)的電壓V2，即可計(jì)算出α角，公式α=（V1-V2）/70mV/o。

傾角傳感器與AD轉(zhuǎn)換集成電路及CPU的連接（如圖4所示）

6結(jié)語

隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷增大，相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備必須得到持續(xù)的改進(jìn)和完善，才能適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的步伐，而對(duì)工業(yè)發(fā)展起到促進(jìn)作用。斗輪機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要的機(jī)械，雖然目前我國(guó)所制造出的斗輪機(jī)已經(jīng)能夠滿足工業(yè)建設(shè)過程中的基本需要，但是其基本性能還有提高的空間。斗輪機(jī)在工作中的角度是否精確，會(huì)直接影響到其工作質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)和使用過程中，必須要使其角度盡可能的完善。進(jìn)而存進(jìn)我國(guó)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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