CN107300446A - 一种四支点油缸支撑的大型矿用钻机重心的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四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4个称重仪的读数；轮换4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，计算四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

一种四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，特别涉及一种四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，在工作状态时利用四支点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4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：

一种四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4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4个称重仪的读数，分别记为：f1₁,f2₁,f3₁,f4₁；

步骤4：轮换四个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读：f1₂,f2₂,f3₂,f4₂,f1₃,f2₃,f3₃,f4₃,f1₄,f2₄,f3₄,f4₄；

步骤5：计算每个支撑油缸所承受的平均重量f1,f2,f3,f4；

步骤6：保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部两个油缸直至极限位置，测量此时两个油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F1₁,F2₁,F3₁,F4₁；

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,F4₂,F1₃,F2₃,F3₃,F4₃,F1₄,F2₄,F3₄,F4₄；

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,F4；

步骤9：计算钻机的总重：W＝f1+f2+f3+f4＝F1+F2+F3+F4；

步骤10：利用步骤1-9中的测试数据，计算四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(X_cg,Y_cg,Z_cg)按照以下公式计算：

W＝f₁+f₂+f₃+f₄＝F₁+F₂+F₃+F₄

式中，a是前部支撑油缸距离中间轴线的距离；b是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；d是后部两个油缸在Y方向上的中心距离；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是现有四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，钻机后部有两个支撑油缸，沿钻机X轴对称安装。这四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4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4个称重仪的读数，分别记为：f1₁,f2₁,f3₁,f4₁

(4)轮换四个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读数：f1₂,f2₂,f3₂,f4₂,f1₃,f2₃,f3₃,f4₃,f1₄,f2₄,f3₄,f4₄

(5)计算每个支撑油缸所承受的平均重量

f1＝(f1₁+f1₂+f1₃+f1₄)/4

f2＝(f2₁+f2₂+f2₃+f2₄)/4

f3＝(f3₁+f3₂+f3₃+f3₄)/4

f4＝(f4₁+f4₂+f4₃+f4₄)/4

(6)保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部两个油缸直至极限位置，测量此时两个油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F1₁,F2₁,F3₁,F4₁；

(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,F4₂,F1₃,F2₃,F3₃,F4₃,F1₄,F2₄,F3₄,F4₄。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,F4：

F1＝(F1₁+F1₂+F1₃+F1₄)/4

F2＝(F2₁+F2₂+F2₃+F2₄)/4

F3＝(F3₁+F3₂+F3₃+F3₄)/4

F4＝(F3₁+F3₂+F3₃+F3₄)/4

(9)计算钻机的总重：W＝f1+f2+f3+f4＝F1+F2+F3+F4

(10)推导出重心(X_cg,Y_cg,Z_cg)计算公式为

W＝f₁+f₂+f₃+f₄＝F₁+F₂+F₃+F₄

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

d：后部两个油缸在Y方向上的中心距

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)

1.一种四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4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4个称重仪的读数，分别记为：f1₁,f2₁,f3₁,f4₁；

步骤4：轮换四个称重仪，分别放在不同的支撑油缸底部，并获取相应的读：f1₂,f2₂,f3₂,f4₂,f1₃,f2₃,f3₃,f4₃,f1₄,f2₄,f3₄,f4₄；

步骤5：计算每个支撑油缸所承受的平均重量f1,f2,f3,f4；

步骤6：保持钻机处于油缸支撑状态，然后继续伸长后部两个油缸直至极限位置，测量此时两个油缸的再次伸长量k，读取此时的称重仪的读数：F1₁,F2₁,F3₁,F4₁；

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,F4₂,F1₃,F2₃,F3₃,F4₃,F1₄,F2₄,F3₄,F4₄；

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,F4；

步骤9：计算钻机的总重：W＝f1+f2+f3+f4＝F1+F2+F3+F4；

步骤10：利用步骤1-9中的测试数据，计算四支点油缸支撑的大型矿用钻机的重心。

2.根据权利要求1所述的一种四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所述的一种四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(X_cg,Y_cg,Z_cg)按照以下公式计算：

W＝f₁+f₂+f₃+f₄＝F₁+F₂+F₃+F₄

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式中，a是前部支撑油缸距离中间轴线的距离；b是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；d是后部两个油缸在Y方向上的中心距离；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。