超重型矿用卡车动态称重技术

本文根据上述超重型矿用卡车的称重条件和客户要求，提出以下动态称重技术解决方案。

　　某公司计划在山西朔州安太堡煤矿对Cat789B、789C等矿用自卸车进行称重和测量，以了解此类卡车的实际装载情况，为设备维护和营销提供第一手信息。美国卡特彼勒公司引进的Cat789系列矿用自卸车属于非公路用卡车，是专门用于采矿、建筑和采石作业的专用车辆。比如Cat789C矿用自卸车，总长12.18m，宽7.67m，轮胎直径3.46m，宽约1.15m，满载时车辆额定重量317.5t，实际最大重量可达380t，最大轴载近260t；一般公路货车的额定轴重只有30t；所以这样的巨无霸如果按照传统方案设计的话，实现动态称重是非常困难和不经济的。
              
　　安太堡矿区有几个作业点，每辆矿用卡车的工作线经常变化，称重计量也需要不断改变位置；而且以后可能会在其他矿区进行称重测量，所以West希望称重设备可以随时移动，可以快速异地测试；基础施工不能用钢筋和水泥浇筑。此后常规的基础施工方案明显行不通，只能就地取材。

　　二、称重技术方案设计

　　卡车称重一般有三种方式：车辆称重、轴重称重(累计)和轮重称重(累计)。这三种方式各有利弊，适合不同的场合。Cat789系列矿用自卸车是超宽超重车辆，需要专门的称重仪器来称量其卡车和货物的总重量。西公司要求专用衡器可重达400吨，(动态称重)精度1%，可移动；显然，如果采用整车称重或轴重称重的方法，称重平台的尺寸和重量将会大大增加。会给制造、运输、安装带来很大的麻烦，从经济效益来说不经济。

　　基于以上考虑，本方案采用轮重称重法，采用轮重累计的方式计算矿用汽车总重量。由于采用了测量车轮载荷的方法，称重平台的结构相对简单，整体尺寸和重量大大减小，安装更加方便，能够满足移动的需要。设备采用我公司研发的衡器，采用微电脑自动控制，工业高速A/D转换器，大屏幕点阵液晶显示，全中文菜单提示，智能操作，工作稳定可靠；内置高速打印机，打印速度2.5行/秒，可随时打印称重数据：时间日期、车号、轴重、轴次、车重、超限值。也可以和电脑连接，组成称重管理系统。三.主要技术指标

　　最大称量能力：150吨(轴重：300吨)

　　最小称量能力：4t

　　过载能力：150%

　　分度值：200kg

　　制造精度：(静态称重)IIII

　　使用精度为：(动态称重)1%

　　标尺尺寸(长宽高):22003200480(毫米)

　　秤的单位重量：5t

　　秤的数量：2

　　工作温度：称重平台：-30~ 60；仪器：-10 ~ 40

　　相对湿度：90%

　　电源：交流220伏(10% ~-15%，50赫兹2%)

　　四.称重设备的组成及工作原理

　　1.结构综合

　　该设备主要由称重平台、基本框架、称重传感器和接线盒、信号传输电缆、仪器等部件组成。

　　2.工作原理

　　卡车的车轴依次向左右称重平台驱动，称重平台将压力传递给轴承支撑头，使称重传感器的弹性体受力变形，附着在弹性体应变梁上的应变电桥失去平衡，输出与重量值成正比的电信号，电信号经线性放大器放大后由A/D转换成数字信号， 重量信号由微处理器(CPU)静态累加后传输到仪器的显示屏上，直接显示称重数据。

　　动词（verb的缩写）主要部件的选择和设计

　　1.传感器的选择

　　称重传感器是系统的关键部件，在动态称重过程中用于测量力和转换数字信号。

　　选择时需要考虑许多因素，如使用环境、称重系统的类型、安装空间、传感器的测量范围和数量、精度等级等。本文主要从以下两个方面讨论该类设备传感器的选择。
             
　　1.1传感器类型的选择

　　安太堡矿区粉尘污染严重、煤泥多、路况差、采矿车数量多、载荷冲击大，决定了应选用过载能力强、全金属密封、动态响应好、性能稳定、安装方便的高精度传感器。因此，我们最初选择柱传感器。

　　1.2传感器范围的选择

　　一般来说，称重系统的称重值越接近传感器的额定容量，其称重精度就越高。但在实际使用中，由于秤体的自重、皮重、振动、冲击和负载不平衡，根据经验，一般选用传感器应在其额定容量的30% ~ 70%范围内工作。

　　基于以上因素，称重系统采用AVIC  BM14C-50t传感器，工作条件和环境适用性较好，适合重型车辆的频繁碾压。全焊接密封技术可在高温、湿热和腐蚀等恶劣环境下稳定工作。

　　2.传感器安装模块

　　由于称重设备需要经常更换工作地点，传感器需要多次拆装，容易出现受力点不在一条线上、上压头偏压、称重误差大、调试麻烦等问题。针对这些问题，我们设计了一套装置，将立柱传感器模块化，即使需要多次拆装，也可以通过调节螺丝，将传感器的附件快速恢复到出厂位置；称重精度得到保证，传感器安装更加方便。3.限制器

　　限位装置是确保称重结果准确性和保护传感器安全的重要部件。针对矿用卡车吨位大，启动或制动时对称重平台冲击大的特点，我们设计了一种具有自主专利技术的钢球限位装置，可抵抗30t左右的纵向冲击和5t左右的横向冲击，具有安装方便、间隙调整方便的特点。

　　不及物动词基本设计

　　有人说，西不想基础浇钢筋混凝土，只能用当地材料；安太堡矿区有煤矸石路、岩石路、黄土路。在之前的实地考察中，了解到黄土路由于雨水浸泡基本无法通行，所以我们在选择场地进行基础施工时，一直希望选择矸石路或岩石路。但是，由于种种原因，我最终还是选择了黄土路。为了保证雨天称重测量能够顺利进行，防止地基沉降，我们改进了称重平台框架的设计，增加了框架底部与垫层的接触面积；左右框架由连接板连接。

　　基础施工时，采用浅基坑开挖，局部材料做垫层；垫层捣实后，采用类似于在铁路上铺设轨枕的方法设置基础垫层，两侧引桥回填石块，表层铺设煤矸石碎块。后期的现场测量证明了该方案的可行性。
          
　　七.主要功能特征

　　具体来说，专用衡器在安装和使用中具有以下特点：

　　1.采用轮重累计测量，单轮量程150吨，轴重300吨，可称量重达600吨的矿用卡车，解决了超大吨位车辆的称重问题，降低了设备制造和安装的难度，使用方便灵活。

　　2.安装基础采用浅基坑均布应力设计，施工要求低，基础耐久性低(150kn/m2)。

　　3.秤台采用极限刚度设计，H型钢梁箱型结构能保证承受重载所需的强度和刚度。传感器和秤台组装成一体，使用时便于拆卸和运输。

　　4.独特的平台限位结构，采用独立专利技术。能抵御超大吨位汽车启动和制动的强烈冲击。

　　5.采用优质称重传感器，传感器总容量可达600吨。单个传感器的抗过载能力可达200%，防护等级为IP68(不锈钢全密封)，适用于过载冲击、潮湿、腐蚀等恶劣环境。

　　6.衡器可根据车号存储毛重、皮重、净重、时间等信息，2000多件。内置打印机可以即时打印称重文件，并可以与外部大屏幕显示器或计算机连接，形成称重管理系统。

　　7.如果需要连接电脑(或笔记本电脑)，免费提供本方案所需的衡器接口软件，并根据用户要求实现相应的数据存储、查询、统计、报表打印等功能。