裝載機(jī)電子稱重裝置準(zhǔn)確度影響因素分析

閆國禮，楊紅剛

（1.大秦鐵路股份有限公司 大秦鐵路裝卸管理中心，山西 大同 037005；2.太原鐵路局 貨運處，山西 太原 030013）

隨著鐵路散堆裝貨物裝卸的發(fā)展步伐，貨物裝載效率及安全性和準(zhǔn)確性的要求越來越高。裝載機(jī)作為常用的裝載設(shè)備，準(zhǔn)確掌握運用就顯得尤為重要。

1 使用裝載機(jī)電子稱重裝置的意義

目前，鐵路貨運裝車為防止散裝貨物超載，保證裝車質(zhì)量，主要采取以下3種稱重計量方法。

（1）測密劃線裝車。通過多個測點檢測出物料的不同密度，取物料密度平均值，然后劃線確定裝車位置。由于煤炭產(chǎn)地不同，密度不一，檢測值與實際值誤差較大。

（2）軌道衡。該種計量方式為裝車后計量，如果超載還需卸載，工作量較大。軌道衡測重的精準(zhǔn)度受機(jī)車牽引速度影響較大。

（3）裝載機(jī)電子稱重計量裝車。裝載機(jī)電子稱重計量裝車是裝車作業(yè)過程中的實時計量，通過計量每一斗的重量累加出整車裝載重量，控制貨物超虧主動性強(qiáng)。

裝載機(jī)電子稱重裝置作為一種自動計量設(shè)備，既能實現(xiàn)裝載過程中對貨物的自動準(zhǔn)確計量，又能提高工作效率，在裝卸作業(yè)中發(fā)揮著其他計量設(shè)備不可替代的作用。裝載機(jī)電子稱重裝置在鐵路、公路治理超載中，對加強(qiáng)裝載作業(yè)管理，防止超載和欠載、偏重和集重的作用尤為重要，裝載機(jī)電子稱重裝置在提高裝卸作業(yè)效率和效益，保證車輛運輸?shù)陌踩苑矫姘l(fā)揮著顯著的實效。

2 裝載機(jī)電子稱重裝置的原理

常用的裝載機(jī)電子稱重裝置由稱重傳感器、運算放大器、A/D 轉(zhuǎn)換集成電路、智能單片機(jī)、顯示驅(qū)動和顯示電路、鍵盤電路、多功能接口電路、交流/直流/充電/蓄電/穩(wěn)壓電路組成。裝載機(jī)電子稱重裝置根據(jù)分別安裝在裝載機(jī)動臂油缸無桿腔油路上的2個壓力傳感器，用來測定裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力變化；當(dāng)動臂舉升到接近開關(guān)的時候，系統(tǒng)對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；車載儀表對稱重數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，并在儀表的屏幕上顯示出稱重結(jié)果。

裝載機(jī)電子稱重裝置的測量原理是通過測量舉升動臂油缸液壓油的載荷壓力來測定鏟斗中物料的實際重量。裝載機(jī)舉升結(jié)構(gòu)是一個多支點的四連桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)舉升動臂在一定角度 (舉升動臂角度瞬時取值或靜止)、起升加速度為零 (起升勻速或靜止) 時，舉升動臂油缸液壓油的載荷壓力與鏟斗中物料的實際重量在瞬時采樣下呈線性關(guān)系，液壓傳感器把油壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)導(dǎo)線傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，再通過線性放大，其輸出的電信號仍然與實際物料重量成正比。通過數(shù)據(jù)修正處理后，在儀表屏幕即能顯示出鏟斗內(nèi)實際物料重量。

3 裝載機(jī)電子稱重裝置準(zhǔn)確度影響因素分析

在裝載機(jī)電子稱重裝置的實際運用中，由于人為、作業(yè)場地等因素對裝載機(jī)電子稱重裝置計量精度會造成一定影響，導(dǎo)致計量誤差較大。

3.1 蓄電池的工作電壓

蓄電池穩(wěn)定的工作電壓是裝載機(jī)電子稱重裝置電源穩(wěn)定的基本保證，蓄電池電壓的不穩(wěn)定直接影響電子稱重裝置數(shù)據(jù)采集、讀取的準(zhǔn)確性。蓄電池必須定時檢查、充電、補(bǔ)液或更新，以保證穩(wěn)定的工作電壓。同時蓄電池工作電壓不穩(wěn)定會造成開不了機(jī)或測定數(shù)據(jù)丟失。

3.2 強(qiáng)電磁干擾源

裝載機(jī)電子稱重裝置數(shù)據(jù)傳感器輸出的是mV級信號，電子稱重裝置內(nèi)部使用的是高運算 A/D 和單片機(jī)電路，而小信號在傳輸和處理的時候極易受到干擾，處理出來的數(shù)據(jù)誤差較大。在裝載機(jī)計量過程中要遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源，如電焊機(jī)、電鉆、磁鐵、大型電動機(jī)、電弧焊作業(yè)等。

3.3 裝載機(jī)液壓油溫

統(tǒng)計表明，裝載機(jī)液壓油溫保持在 25℃～60℃時電子稱重裝置讀數(shù)是最準(zhǔn)確，低于20℃ 液壓油黏度較大，高于 60℃ 液壓油黏度變小，盡管電子稱重裝置有溫度補(bǔ)償，系統(tǒng)會自動對測重數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，但由于測量數(shù)據(jù)與溫度之間是非線性關(guān)系，超出此溫度范圍誤差值會逐漸加大。因而裝載機(jī)電子稱重裝置在作業(yè)前要充分預(yù)熱，同時保持液壓油充足，散熱器性能良好，避免油溫上升太高。傳感器的工作溫度是-20℃～80℃，超出該溫度范圍時傳感器本身的精度就會發(fā)生漂移。裝載機(jī)液壓系統(tǒng)及電子稱重裝置在使用前要進(jìn)行充分預(yù)熱，提升動臂多次，使工作油和傳感器預(yù)熱到正常工作溫度范圍內(nèi)，保證裝載機(jī)電子稱重裝置計量準(zhǔn)確。

3.4 裝載機(jī)工作鏟斗的舉升速度

裝載機(jī)在作業(yè)過程中，特別是在鏟滿物料時，鏟斗的舉升速度不同會產(chǎn)生加速度，從而產(chǎn)生額外的向上或向下的慣性力。造成測量數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映物料實際重量，故裝載機(jī)工作鏟斗的舉升速度要勻速，杜絕加減油門或停頓，要求司機(jī)必須很好地控制發(fā)動機(jī)加速踏板。若司機(jī)不能很好地控制鏟斗的舉升速度，也可采取在數(shù)據(jù)采集的停起上止點，停留2～3 s后再進(jìn)行傾倒作業(yè)，從而保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。

3.5 作業(yè)場地的平整度

作業(yè)場地的不平整使裝載機(jī)左右輪不在同一水平面內(nèi) (指坡度大于 15 度) 進(jìn)行提升稱重，造成裝載機(jī)左右油缸在舉升過程中有壓差，數(shù)據(jù)采集就會存在較大的誤差。同樣鏟料時鏟斗內(nèi)物料不均勻滿載，前輪的左右輪胎胎壓不同，也會造成此類現(xiàn)象的發(fā)生。

3.6 裝載機(jī)稱重時的走行狀態(tài)

裝載機(jī)在稱重過程中要盡量避免裝載機(jī)行駛，由于裝載機(jī)作業(yè)場地不是十分平整，裝載機(jī)行駛在行駛過程中，鏟斗內(nèi)物料產(chǎn)生加速度，從而產(chǎn)生慣性力，提升油缸受力發(fā)生了變化。行駛中液壓油會承受額外的附加力，造成油缸內(nèi)載荷壓力不能準(zhǔn)確反映鏟斗內(nèi)貨物重量。如要在行駛中稱重，車速要勻速控制在 10 km/h以下，但是精度會降低 0.5%。

3.7 裝載機(jī)工作裝置的潤滑情況

裝載機(jī)工作裝置要進(jìn)行嚴(yán)格的定期潤滑保養(yǎng)，達(dá)到靈活自如，裝載機(jī)工作裝置中各銷軸的摩擦力對裝載機(jī)電子稱重裝置計量精確度有直接的影響。如果潤滑不好，各銷軸摩擦力增大，致使裝載機(jī)在動臂舉升過程中阻力增加，就會造成裝載機(jī)電子稱重裝置的計量不準(zhǔn)確。

3.8 鏟斗的收斗與下降是否到位

在裝載機(jī)稱重操作中，當(dāng)鏟斗鏟取物料后準(zhǔn)備提升時，首先控制轉(zhuǎn)斗的操作桿處于極后位置，即鏟斗收到最后位置。因裝載機(jī)工作裝置是一個四連桿機(jī)構(gòu)，如若收斗不到位，就會造成電子稱重裝置數(shù)據(jù)采集與原始參數(shù)設(shè)置不符，裝載機(jī)電子稱重裝置初始標(biāo)定與原設(shè)計運行軌跡相輔相承的，必須按照標(biāo)定時的運行軌跡操作，才能運行參數(shù)準(zhǔn)確。鏟斗鏟取物料時，鏟斗必須下降至低位，因裝載機(jī)電子稱重裝置磁傳感器必須經(jīng)過“下位”、“上位”時，才能完成一個計重循環(huán)。如鏟斗下降至不到“下位”磁傳感器，會出現(xiàn)“丟斗”現(xiàn)象，即屏幕上顯示該斗重量是上一斗次的重量，不會顯示和累加該斗次重量，表現(xiàn)在該斗不打印走紙造成漏計。所以裝載機(jī)在作業(yè)過程中鏟斗必須下降至最低位和收斗到位，才能保證計量的準(zhǔn)確。

3.9 裝載機(jī)電子稱重裝置的置零

置零是將傳感器回饋到裝載機(jī)電子稱重裝置的讀數(shù)調(diào)為零，電子稱重裝置開機(jī)后屏幕顯示為 00.00 t，并不代表電子稱重裝置就在零位，必須連續(xù)舉升空鏟斗并放下方可置零。置零可分為自動和手動2種，自動置零指電子稱重裝置稱重后小于某一設(shè)定值時則自動置為零位；如果設(shè)定為手動置零時，則在秤重后按“置零”鍵，屏幕顯示為“置零”工作狀態(tài)時，連續(xù)舉升空斗并放下，再按“確認(rèn)”鍵即可完成置零。置零時裝載機(jī)最好在停止行駛、發(fā)動機(jī)在怠速狀態(tài)下進(jìn)行操作。裝載機(jī)重新啟動時必須對儀表進(jìn)行置零操作。當(dāng)鏟斗附著粘性物料時，可手動置零使最后一斗微量增加和減少物料，達(dá)到減少誤差的目的。

4 改進(jìn)措施

裝載機(jī)操作人員必須熟練掌握裝載機(jī)操作技能，熟知裝載機(jī)電子稱重裝置精確度影響因素，制定相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，卡控關(guān)鍵環(huán)節(jié)，養(yǎng)成一個良好的作業(yè)習(xí)慣，才能達(dá)到裝載作業(yè)計量準(zhǔn)確的目的。

裝載機(jī)電子稱重裝置的作業(yè)過程可分為作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后3個卡控環(huán)節(jié)。

（1）作業(yè)前，要對裝載機(jī)的整體狀態(tài)做認(rèn)真詳細(xì)檢查，保持電瓶電壓充足，線路連接、銷軸潤滑良好。對裝載機(jī)著車進(jìn)行充分預(yù)熱，達(dá)到預(yù)定的溫度，并用砝碼反復(fù)校驗標(biāo)定，正確置零。

（2）作業(yè)中，要整理好作業(yè)場地，保證計量時場地平整，遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場源。計量時要勻速走行，均勻滿載鏟裝，收斗到位，勻速起升或靜態(tài)稱重，車體正位計量，每斗觀察稱重裝置計量打印情況。適時注意液壓油溫、散熱工況。

（3）作業(yè)后，檢查電子稱重裝置打印出單情況，用砝碼復(fù)驗電子稱重裝置，及時保養(yǎng)設(shè)備。

在實際操作運用中，影響裝載機(jī)電子稱重裝置精確度的因素很多，只有充分了解裝載機(jī)電子稱重裝置原理，掌握正確操作方法，減少影響精確度因素的干擾，才能科學(xué)地使用好裝載機(jī)電子稱重裝置，優(yōu)質(zhì)、高效地完成生產(chǎn)任務(wù)，確保鐵路運輸安全有序可控。