專利名稱：一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法、裝置及工程機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法與裝置，以及具有該懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置的工程機械。
背景技術(shù)：
混凝土泵車等具備懸臂結(jié)構(gòu)的工程機械具有如下結(jié)構(gòu)特征包括具有懸臂的懸臂結(jié)構(gòu)和機械本體，懸臂結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地安裝在機械本體上，懸臂結(jié)構(gòu)可相對于機械本體任意轉(zhuǎn)動，且工作時懸臂結(jié)構(gòu)的懸臂姿態(tài)隨時變化 。例如泵車，懸臂結(jié)構(gòu)是可伸縮和折疊的懸臂結(jié)構(gòu)，可旋轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)塔上、轉(zhuǎn)塔固定在泵車的機械本體上，由于懸臂結(jié)構(gòu)的跨度非常大，它對旋轉(zhuǎn)位置施加的彎矩將是一個高達幾百噸·米的重載荷。該載荷的準確獲取對于轉(zhuǎn)塔的設(shè)計、疲勞壽命的分析、懸臂結(jié)構(gòu)性能的評估等均具有十分重要的意義。通常，彎矩的直接測量需要知道力和力臂兩個要素。然而，如果不拆卸懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂結(jié)構(gòu)的重量很難獲??；懸臂結(jié)構(gòu)在工作時姿態(tài)多變，其任意姿態(tài)下重心到預定轉(zhuǎn)軸的力臂也無法獲得。因此，為了獲取懸臂結(jié)構(gòu)的重量，通常將懸臂結(jié)構(gòu)從機械本體上拆卸下來，置于地磅上進行最原始的測量，這需要消耗大量的人力物力，且重心無法獲得。理論上，可以通過分析有限元模型獲得懸臂結(jié)構(gòu)的重量及重心，但由于很難準確計量任意姿態(tài)下懸臂結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的液壓油及管道內(nèi)混凝土的重量，導致懸臂結(jié)構(gòu)的重心和重量的理論估算精度不高。相關(guān)技術(shù)中也有采用靜標動測的原理實現(xiàn)動態(tài)彎矩的間接測量的方式。由于靜態(tài)彎矩、動態(tài)彎矩可使試件某部位所產(chǎn)生的靜態(tài)應(yīng)變與動態(tài)應(yīng)變相等。因此，以靜載為基準，通過應(yīng)變這一中間量來標定動載。但是，由于應(yīng)變信號的信噪比不高，導致測量精度難以保證；并且對動態(tài)彎矩的測量，依賴于前期大量的靜態(tài)標定過程，準備工作復雜；靜態(tài)標定無法保證識別的連續(xù)性，必須依賴插值算法，從而降低了精度。因此，如何在非拆卸狀態(tài)下，對工程機械懸臂結(jié)構(gòu)的實際彎矩進行有效獲取，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法與裝置，能夠在非拆卸狀態(tài)下更準確地獲得工程機械的懸臂結(jié)構(gòu)在任意姿態(tài)下的彎矩；本發(fā)明的另一個目的在于提出一種應(yīng)用懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置的工程機械。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法，應(yīng)用于工程機械，所述懸臂結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述工程機械的機械本體上，所述工程機械可通過η個支撐機構(gòu)支撐于地面，所述懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法包括獲得η個所述支撐機構(gòu)的支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離Xi ；在所述懸臂結(jié)構(gòu)處于第一姿態(tài)下，獲得η個所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi'，構(gòu)建第一彎矩平衡方程
權(quán)利要求
1.一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法，應(yīng)用于工程機械，所述懸臂結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述工程機械的機械本體上，所述工程機械可通過η個支撐機構(gòu)支撐于地面，其特征在于，所述懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法包括 獲得η個所述支撐機構(gòu)的支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離Xi ； 在所述懸臂結(jié)構(gòu)處于第一姿態(tài)下，獲得η個所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi'，構(gòu)建第一彎矩平衡方程
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法，其特征在于，所述懸臂結(jié)構(gòu)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動所述β角，或者，所述懸臂結(jié)構(gòu)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動所述β角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法，其特征在于，所述支撐機構(gòu)為安裝在所述機械本體上的支腿，在所述支腿上設(shè)置用于檢測支撐力的力傳感器，以及用于檢測所述支撐機構(gòu)的支撐位置的位置傳感器。
4.一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法，應(yīng)用于工程機械，所述懸臂結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述工程機械的機械本體上，所述工程機械可通過η個支撐機構(gòu)支撐于地面，其特征在于，所述懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法包括 獲得η個所述支撐機構(gòu)的支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離Xi ； 根據(jù)所述機械本體的重力彎矩Md，Md為定值，在所述懸臂結(jié)構(gòu)處于任意姿態(tài)下，根據(jù)η個所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi以及各個支撐力Fi至所述預定轉(zhuǎn)軸的距離Xi，獲得所述懸臂結(jié)構(gòu)的彎矩Mb為
5.一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置，應(yīng)用于工程機械，所述懸臂結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在所述工程機械的機械本體上，所述工程機械可通過η個支撐機構(gòu)支撐于地面，其特征在于，所述懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置包括處理器、力傳感器、位置傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器，所述轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測懸臂結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度，所述力傳感器用于檢測η個所述支撐機構(gòu)的支撐力，所述位置傳感器用于檢測n個所述支撐機構(gòu)的支撐位置，所述處理器可根據(jù)所述支撐位置計算所述支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離Xi ; 在所述懸臂結(jié)構(gòu)處于第一姿態(tài)下，所述處理器根據(jù)n個所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi'，構(gòu)建第一彎矩平衡方程 在所述懸臂結(jié)構(gòu)相對于第一姿態(tài)旋轉(zhuǎn)P角處于第二姿態(tài)下，所述處理器根據(jù)n個所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi "，構(gòu)建第二彎矩平衡方程
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置，其特征在于，所述支撐機構(gòu)為安裝在所述機械本體上的支腿，力傳感器和位置傳感器設(shè)置在所述支腿上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置，其特征在于，所述支腿為伸縮支腿，所述位置傳感器具體為檢測支腿水平伸出長度的位移傳感器；所述支腿為擺動支腿，所述位置傳感器具體為檢測擺動支腿展開角度的角度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測懸臂結(jié)構(gòu)在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動角度，或者，所述轉(zhuǎn)角傳感器用于檢測懸臂結(jié)構(gòu)在豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置，其特征在于，還包括顯示器，與所述處理器連接，用于顯示在任意姿態(tài)下所述支撐機構(gòu)的支撐力Fi,以及所述懸臂結(jié)構(gòu)的彎矩Mb。
10.一種工程機械，包括機械本體和懸臂結(jié)構(gòu)，所述懸臂結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)動地安裝在機械本體上，所述工程機械可通過支撐機構(gòu)支撐于地面，其特征在于，包括權(quán)利要求5至9中任一項所述的懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工程機械，其特征在于，所述工程機械具體為混凝土泵車、起重機或者高空消防車，所述懸臂結(jié)構(gòu)為混凝土泵車、起重機或者高空消防車的臂架結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種懸臂結(jié)構(gòu)彎矩的獲取方法和裝置，應(yīng)用于包括懸臂結(jié)構(gòu)和機械本體的工程機械，其通過n個支撐機構(gòu)支撐于地面，包括獲得n個所述支撐機構(gòu)的支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離；在懸臂結(jié)構(gòu)處于第一姿態(tài)下，獲得支撐機構(gòu)的支撐力并構(gòu)建彎矩平衡方程；在懸臂結(jié)構(gòu)相對于第一姿態(tài)旋轉(zhuǎn)一角度處于第二姿態(tài)下，獲得支撐機構(gòu)的支撐力并構(gòu)建彎矩平衡方程；根據(jù)上述兩個彎矩平衡方程求解得到機械本體的重力彎矩；在懸臂結(jié)構(gòu)處于任意姿態(tài)下，根據(jù)支撐機構(gòu)的支撐力以及支撐力至預定轉(zhuǎn)軸的距離獲得支撐機構(gòu)的彎矩，再減去上述機械本體的重力彎矩得到懸臂結(jié)構(gòu)的彎矩。這樣，在無需拆卸懸臂結(jié)構(gòu)的情況下能夠準確地獲取懸臂結(jié)構(gòu)在任意姿態(tài)下的彎矩。
文檔編號G01L3/00GK102768088SQ20121028248
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者易小剛, 李 東, 沈華龍, 羅超 申請人:三一重工股份有限公司