谈斗轮机的角度补偿

徐永南

摘 要：斗轮机是目前我国工业建设中的一种常用机械，是一种完成物料的运输和放置的重要设备。为了使斗轮机更好的服务于工业发展，在斗轮机的实际建造和应用过程中，必须做好对其工作角度的精确把握，这样才能有效的提高斗轮机的工作效率。本文即将针对斗轮机的角度补偿进行探讨，希望能够得出合理的结论，促进斗轮机的精准工作。

关键词：斗轮机；传感器；角度补偿

随着科技的发展与时代的进步，目前我国的工业生产已经逐步实现了现代化。其中一个重要的表现便是对各项先进工业设备的不断投入使用。就斗轮机而言，由于其自身的多重优点，目前已经在工业生产中广泛使用。为了使斗轮机的性能进一步得到完善，其角度补偿的相关技术必须得到科学化的发展。

1斗轮机概述及工作原理

斗轮机是电厂、矿山、码头等常用的堆料、取料设备，具有角度多变、时上时下的特征，利用斗轮连续取料，用机上的带式输送机连续堆料的有轨式装卸机械。

它是散状物料（散料）储料场内的专用机械，是在斗轮挖掘机的基础上演变而来的，可与卸车（船）机、带式输送机、装船（车）机组成储料场运输机械化系统，生产能力每小时可达1万多吨。斗轮堆取料机的作业有很强的规律性，易实现自动化。控制方式有手动、半自动和自动等。斗轮堆取料机按结构分臂架型和桥架型两类。有的设备只具有取料一种功能，称斗轮取料机。

2斗轮机的分类

2.1门式斗轮堆取料机

它有一个门形的金属构架和一个可升降的桥架。取料时，由横向运行的小车及其上旋转的斗轮连续取料，物料在卸料区卸到桥架带式输送机上，最后转卸到料场带式输送机运走。通过桥架的升降和门架的运行，可将料堆取尽。

2.2桥式斗轮取料机

与门式斗轮堆取料机在结构上的主要区别是：它没有高大的门架，桥架是固定不升降的，而且处于较低位置；没有堆料带式输送机和尾车。又称为桥式斗轮混匀取料机。

3斗轮机倾角传感器

斗轮机角度的变化范围一般在-200到+200之间倾角传感器，倾角传感器又名倾斜仪，经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为固体摆式、液体摆式和气体摆式三种，从输出信号模式上可分为电压型、电流型和数字型三种。倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量，提供仪器级性能水平的应用，低温度依赖性倾角传感器的理论基础就是牛顿第二定律，即物体的加速度跟物体所受的合外力F合成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度，如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。

当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。本文采用的倾角传感器为电压型，即输出的电压随角度成线性变化。

基于斗轮机角度变化范围及测量精度的考虑，选用测量范围为-300到+300的倾角传感器即可满足要求。

4斗轮机角度补偿原理

如图1所示，重力为G的物体在倾斜角度为α的斜面（斗轮机）上产生两个分力f1、f2，分别垂直和平行于斜面（斗轮机），则有

f1=G*cosα（式1） f2=G*sinα（式2）

对于斗轮机实际使用情况来说，当斗轮机倾斜角度为α时，称重传感器的受力为垂直于斗轮机的分力，即f1。仪表通过传感器测量到的mV，值也对应这一分力。

由式1可知G=f1/cosα（式3）

其中f1由重传感器测得，那么只要测得α角，即可计算得出实际重力G。

对于斗轮机的角度补偿原理而言，其重要的结构即为传感器，通过传感器，进行信息的科学有效传播，以更好的保障其数据的精准与有效。斗轮机上分别安装速度传感器、称重传感器和倾角传感器，分别对斗轮机的运行速度、承载重力、倾斜角度进行测量。其中，速度传感器输出的为频率信号，可以直接进CPU计数器，通过计算单位时间内获取的脉冲数计算出皮带运行速度；称重感应器、倾角传感器输出的均为电压信号，需先进行AD转换，转化成数字信号，然后传入CPU进行运算。在CPU的運算过程中，首先要将转化角度传感器电压得到的数值换算成倾斜角度，计算出余弦值，然后使用此余弦值对称重传感器信号转化得到的数值进行补偿，计算出单位长度载荷，此时，即可以将单位长度载荷与皮带运行速度进行计算，得到流量和累积量，并和前面得到的角度值一起显示出来。

5倾角传感器对角度的测量

由手册中倾角传感器的灵敏度70mV/o这一参数，那么测得斗轮机倾斜为α时的电压V1和水平状态的电压V2，即可计算出α角，公式α=（V1-V2）/70mV/o。

倾角传感器与AD转换集成电路及CPU的连接（如图4所示）

6结语

随着我国工业发展规模的不断增大，相关的技术和设备必须得到持续的改进和完善，才能适应工业发展的步伐，而对工业发展起到促进作用。斗轮机是工业生产中的一项重要的机械，虽然目前我国所制造出的斗轮机已经能够满足工业建设过程中的基本需要，但是其基本性能还有提高的空间。斗轮机在工作中的角度是否精确，会直接影响到其工作质量，因此在设计和使用过程中，必须要使其角度尽可能的完善。进而存进我国工业的进一步发展。

参考文献：

[1]王轶.臂架型斗轮堆取料机俯仰液压系统分析[J].起重运输机械，2011，（07）.

[2]JB/T7326.斗轮堆取料机安全规程[S].北京：中国国家标准化管理委员会，2008.

[3]JB/T7328，斗轮堆取料机验收技术规范[S].北京：中国国家标准化管理委员会，2008.