CN107271107A - 一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法 - Google Patents

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    • G01M1/12—Static balancing; Determining position of centre of gravity
    • G01M1/122—Determining position of centre of gravity

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Abstract

本发明公开了一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法，其步骤包括：设置测试系统的坐标系；测量油缸刚刚支撑在称重仪上时油缸缸杆的伸出长度；读取3个称重仪的读数；轮换3个称重仪，并获取相应的读数；计算每个支撑油缸所承受的平均重量；测量后部油缸至极限位置时油缸的再次伸长量，读取此时的称重仪的读数；轮换称重仪，获得钻机在倾斜状态下的称重仪读数；计算每个支撑油缸所承担的平均钻机重量；计算钻机的总重；利用上述测试数据，计算三支点油缸支撑的大型矿用钻机的重心。本发明的测试方法大幅减少测试准备和测试时间，并降低测试硬件成本；提高了重心测试精度；大幅降低人力成本投入，并且整个测试过程安全度高。

Description

一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法
技术领域
本发明涉及一种大型矿用钻机重心的测试方法，特别涉及一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法。
背景技术
大型矿用钻机常见于大型露天煤矿、铁矿等矿产地区，是一种在矿区表层钻进获得爆破孔/探测孔的专用设备，通常孔的深度达到数米到数千米。此类钻机利用履带行走，在工作状态时利用油缸支撑的方式使得整个钻机处于水平状态，并保持平衡。为了保证钻机能在行走和工作状态中的稳定性以及安全性，钻机的重心就须得到准确测试。
对于此类大型钻机，目前国内外采取的主要方法是利用两台龙门吊，在三个起吊点起吊钻机，并在每个起吊点串联一个拉力计，根据起吊的高度和拉力计的显示数值来计算出钻机整体的重心位置。但是这种测试方法耗时长、误差大，并且通常需要3～4人参与整个测试过程，同时安全度较低。
发明内容
为了减少测试准备和测试时间，降低测试硬件成本，提高重心测试精度和测试安全度，并降低人力成本。本发明在钻机自身具有三个液压支撑油缸的特点基础上，提出利用钻机自身的液压油缸，并结合称重仪来完成重心测试的方法。
本发明的技术方案如下：
一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：设置测试系统的坐标系；
步骤2：将称重仪放在油缸底部对应的地面上，伸长3个支撑油缸，使得油缸刚刚支撑在称重仪上，并确保履带离开地面，测量此时油缸缸杆的伸出长度e；
步骤3：读取3个称重仪的读数，分别记为：f11,f21,f31；
步骤4：轮换3个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读：f12,f22,f32,f13,f23,f33；
步骤5：计算每个支撑油缸所承受的平均重量f1,f2,f3；
步骤6：保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部油缸直至极限位置，测量此时油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F11,F21,F31；
步骤7：轮换称重仪，获得钻机在倾斜状态下的称重仪读数：F12,F22,F32,F13,F23,F33；
步骤8：计算步骤7中每个支撑油缸所承担的平均钻机重量F1,F2,F3；
步骤9：计算钻机的总重W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3；
步骤10：利用步骤1-9中的测试数据，计算三支点油缸支撑的大型矿用钻机的重心。
进一步，步骤1中，钻机前部两个油缸的中间点O为系统的X和Y的坐标原点，钻机主机架的底部平面为Z轴坐标零轴平面。
进一步，步骤10中，重心(Xcg,Ycg,Zcg)按照以下公式计算：
W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3
式中，a是前部支撑油缸距离中间轴线的距离；b：前部支撑油缸距离后部支撑油缸在Y轴上的距离；c是当支撑油缸的缸杆刚刚支撑起钻机时，缸杆底部平面距离钻机主机架下平面在Z轴上的距离；β是后部油缸支撑油缸伸出至极限位置时，钻机的倾斜角度。
采用本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
(1)大幅减少测试准备和测试时间，并降低测试硬件成本；
(2)简化了测试，可通过多次测量消除随机误差，提高重心测试精度；
(3)由于一个人即可完成整个重心测试，大幅降低人力成本投入，并且整个测试过程安全度高。
附图说明
图1是现有三支点油缸支撑的大型矿用钻机的结构示意图。
图2是本发明测试方法的俯视图。
图3是本发明测试方法的侧视图。
图4是在后部油缸支撑至极限状态时本发明测试方法的侧视图。
图5是本发明测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为某典型钻机的图片，其中钻机前部有两个支撑油缸，分别位于驾驶室一车和非驾驶室一车，钻机后部有一个支撑油缸。这三个油缸在行走时处于收回状态，利用履带装置行走。在工作状态时，油缸伸出，将钻机撑起，并使得钻机处于水平状态。
测试方法：
(1)设置测试系统的坐标系，如图2和图3所示。在图2中，钻机前部两个油缸的中间点O为系统的X和Y的坐标原点，图3中，钻机主机架的底部平面为Z轴(垂直方向)坐标零轴平面；
(2)将称重仪放在油缸底部对应的地面上，伸长3个支撑油缸，使得油缸刚刚支撑在称重仪上，并确保履带离开地面，测量此时油缸缸杆的伸出长度e；
(3)读取3个称重仪的读数，分别记为：f11,f21,f31；
(4)轮换3个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读数：f12,f22,f32,f13,f23,f33；
(5)计算每个支撑油缸所承受的平均重量
f1＝(f11+f12+f13)/3
f2＝(f21+f22+f23)/3
f3＝(f31+f32+f33)/3
(6)保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部油缸直至极限位置，测量此时油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F11,F21,F31；
(7)用同样的方法，轮换称重传感器，获得钻机在倾斜状态下的称重仪读数：。F12,F22,F32,F13,F23,F33。注意：在重复测量过程中，确保后部油缸的伸出量处于极限位置；
(8)计算此时每个支撑油缸所承担的平均钻机重量：F1,F2,F3：
F1＝(F11+F12+F13)/3
F2＝(F21+F22+F23)/3
F3＝(F31+F32+F33)/3
(9)计算钻机的总重：W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3
(10)推导出重心(Xcg,Ycg,Zcg)计算公式为
W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3
图2～图4中的其它参数解释如下：
a：前部支撑油缸距离中间轴线的距离
b：前部支撑油缸距离后部支撑油缸在Y轴上的距离
c：当支撑油缸的缸杆刚刚支撑起钻机时，缸杆底部平面距离钻机主机架下平面在Z轴上的距离
β：后部油缸支撑油缸伸出至极限位置时，钻机的倾斜角度
本发明不仅可用于钻机的测试中，同样可以用于具有多点油缸支撑设备的测试中。该测试的总体设计流程和方法图5所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：设置测试系统的坐标系；
步骤2：将称重仪放在油缸底部对应的地面上，伸长3个支撑油缸，使得油缸刚刚支撑在称重仪上，并确保履带离开地面，测量此时油缸缸杆的伸出长度e；
步骤3：读取3个称重仪的读数，分别记为：f11,f21,f31；
步骤4：轮换3个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读数：f12,f22,f32,f13,f23,f33；
步骤5：计算每个支撑油缸所承受的平均重量f1,f2,f3；
步骤6：保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部油缸直至极限位置，测量此时油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F11,F21,F31；
步骤7：轮换称重仪，获得钻机在倾斜状态下的称重仪读数：F12,F22,F32,F13,F23,F33；
步骤8：计算步骤7中每个支撑油缸所承担的平均钻机重量F1,F2,F3；
步骤9：计算钻机的总重：W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3；
步骤10：利用步骤1-9中的测试数据，计算三支点油缸支撑的大型矿用钻机的重心。
2.根据权利要求1所述的一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法，其特征在于：步骤1中，钻机前部两个油缸的中间点O为系统的X和Y的坐标原点，钻机主机架的底部平面为Z轴坐标零轴平面。
3.根据权利要求1所述的一种三支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法，其特征在于：步骤10中，重心(Xcg,Ycg,Zcg)按照以下公式计算：
W＝f1+f2+f3＝F1+F2+F3
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式中，a是前部支撑油缸距离中间轴线的距离；b：前部支撑油缸距离后部支撑油缸在Y轴上的距离；c是当支撑油缸的缸杆刚刚支撑起钻机时，缸杆底部平面距离钻机主机架下平面在Z轴上的距离；β是后部油缸支撑油缸伸出至极限位置时，钻机的倾斜角度。
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