專利名稱：輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于載荷測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
傳動(dòng)系是輪式裝載機(jī)的重要組成部分，由于裝載機(jī)的作業(yè)工況惡劣，載荷波動(dòng)大， 傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化頻繁，并且變化幅值較大，因此傳動(dòng)系是裝載機(jī)極易的損壞部件。 研究裝載機(jī)傳動(dòng)系的載荷譜對(duì)裝載機(jī)的壽命預(yù)測(cè)和可靠性設(shè)計(jì)具有重大的意義。在裝載機(jī)傳動(dòng)系載荷譜的編制過(guò)程中，極值載荷的預(yù)測(cè)是關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)預(yù)測(cè)極值載荷可以將測(cè)試數(shù)據(jù)的載荷時(shí)間歷程外推到裝載機(jī)全壽命載荷時(shí)間歷程。傳統(tǒng)的極值載荷是通過(guò)數(shù)學(xué)方法對(duì)測(cè)試載荷推導(dǎo)估測(cè)出來(lái)的，對(duì)樣本數(shù)據(jù)的各態(tài)歷經(jīng)性和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性要求較高?，F(xiàn)有技術(shù)中裝載機(jī)傳動(dòng)系載荷測(cè)量較多采用在傳動(dòng)軸貼應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量的方法。 需要將傳動(dòng)軸拆下來(lái)，貼好應(yīng)變片，標(biāo)定后再安裝到原位置。制定裝載機(jī)的作業(yè)路線，確定要鏟裝的物料，安排測(cè)試場(chǎng)地，然后進(jìn)行實(shí)際的鏟裝作業(yè)采集數(shù)據(jù)。由于測(cè)試的工況比較多，各個(gè)工況的差異性大，例如路面有水泥路、土路、濕路面、起伏路面、料堆等，同時(shí)，測(cè)試中很難模擬裝載機(jī)的一些工作姿態(tài)，例如后輪離地、鏟掘偏載導(dǎo)致只有一個(gè)輪著地。所以測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，成本高，并且測(cè)試載荷數(shù)據(jù)中不包含最大極值載荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)及方法，采用主動(dòng)加載和模擬路面等技術(shù)手段，使其適用于不同鏟掘工況、不同路面、不同型號(hào)的裝載機(jī)，通過(guò)測(cè)試出每個(gè)輪胎的所受的摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)傳動(dòng)系極值載荷的快速測(cè)試。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，主要由動(dòng)力加載模塊I、支撐模塊2、模擬路面模塊3、牽引模塊4和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6組成，動(dòng)力加載模塊I、模擬路面模塊3、牽引模塊4和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6均固定在支撐模塊2上，其中動(dòng)力加載模塊I 位于待測(cè)裝載機(jī)70前方，為裝載機(jī)70的鏟斗71提供側(cè)向力和垂向力，牽引模塊4位于待測(cè)裝載機(jī)70后方，為裝載機(jī)70提供縱向力，模擬路面模塊3安裝于裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎下面，用于模擬不同的路面工況，數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6用于采集和記錄裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎所受的摩擦阻力。所述的動(dòng)力加載模塊I中的左立柱12通過(guò)左滑道20與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，龍門(mén)架 14通過(guò)橫向滑道21與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，裝載機(jī)70放置在模擬路面模塊3的地面塊30上， 地面塊30貼靠在壓力傳感器60上，壓力傳感器60固定在平臺(tái)23的4個(gè)U型槽的左側(cè)，牽引模塊4通過(guò)前桁架銷(xiāo)44與平臺(tái)23鉸接，定位軸51和定位銷(xiāo)卡槽22配合，升降支架45 通過(guò)升降底座24與平臺(tái)23連接。
所述的動(dòng)力加載模塊I由側(cè)向力加載模塊和垂向力加載模塊組成，其中，側(cè)向力加載模塊包括左支撐液壓缸10、左支撐滑塊11、左立柱12和左加載液壓缸13，左加載液壓缸13固定在左支撐滑塊11上，左支撐液壓缸10帶動(dòng)左支撐滑塊11在左立柱12的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)，左立柱12通過(guò)左滑道20與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，進(jìn)而調(diào)節(jié)左加載液壓缸13的高低及前后位置，從而適應(yīng)于不同的鏟掘工況的測(cè)試，左支撐液壓缸10的伸縮可為裝載機(jī)70的鏟斗71加載側(cè)向力；垂向力加載模塊包括龍門(mén)架14、橫向滑塊15、橫向加載液壓缸16,橫向加載液壓缸16固定在橫向滑塊15上,橫向滑塊15與龍門(mén)架14的滑槽滑動(dòng)連接,進(jìn)而橫向加載液壓缸16可以在不同鏟掘工況時(shí)給裝載機(jī)70的鏟斗71施加垂向力。所述的支撐模塊2由左滑道20、橫向滑道21、定位銷(xiāo)卡槽22、平臺(tái)23、升降底座24 組成，左滑道20固定在平臺(tái)23的左前方，橫向滑道21固定在平臺(tái)23的前方兩側(cè)，定位銷(xiāo)卡槽22固定在平臺(tái)23后方凹槽的兩端，升降底座24固定在平臺(tái)23凹槽的底部。左滑道 20上安裝左立柱12，橫向滑道21上安裝龍門(mén)架14，定位銷(xiāo)卡槽22有間隔的銷(xiāo)孔，定位軸 51落入銷(xiāo)孔時(shí)實(shí)現(xiàn)定位,升降底座24支撐連桿46和升降支架45。所述的模擬路面模塊3由地面塊30、支撐塊31、橫向滾輪組32、縱向滾輪組33、導(dǎo)軌34組成，地面塊30放置在縱向滾輪組33上，縱向滾輪組33和橫向滾輪組32固定在支撐塊31上，橫向滾輪組32放在導(dǎo)軌34上，模擬路面模塊3有橫向和縱向2個(gè)自由度。模擬地面模塊3在軌道34的橫向移動(dòng)可以將支撐塊31移出平臺(tái)23的U型槽，然后更換地面塊30，在裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎的摩擦力的作用下，地面塊30可以在縱向滾輪組33上縱向移動(dòng)，進(jìn)而擠壓壓力傳感器50，使壓力傳感器50產(chǎn)生電信號(hào)?？v向滾輪組33和橫向滾輪組 32可以采用現(xiàn)有的技術(shù)，如鏈輪鏈條傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，滾軸絲杠傳動(dòng)等。所述的牽引模塊4由前桁架40、后桁架41、滑輪42、滑輪銷(xiāo)軸43、前桁架銷(xiāo)軸44、 升降支架45、連桿46、升降操縱桿47、電動(dòng)葫蘆48、細(xì)鋼絲繩49、粗鋼絲繩50、定位軸51組成，前桁架40、后桁架41和滑輪42通過(guò)滑輪銷(xiāo)軸43鉸接在一起，前桁架40通過(guò)前桁架銷(xiāo)軸44與平臺(tái)23鉸接，定位軸51固定在后桁架41的下端，粗鋼絲繩50 —端連接裝載機(jī)70， 一端經(jīng)過(guò)滑輪42與地面固定連接，細(xì)鋼絲繩49 一端連接后桁架41的下端，一端與電動(dòng)葫蘆48連接。升降支架45位于后祐1架41的下方,升降支架45的一端與連桿46鉸接,升降支架 45的另一端與升降操縱桿47鉸接，連桿46和升降操縱桿47分別與升降底座24鉸接，升降底座24固定在平臺(tái)23上，上述的升降支架45、連桿46、升降操縱桿47和升降底座24的四個(gè)鉸接點(diǎn)構(gòu)成平行四邊形，使得擺動(dòng)升降操縱桿47時(shí)，可使升降支架45有升降運(yùn)動(dòng)。定位銷(xiāo)卡槽22固定在平臺(tái)23上，自然狀態(tài)時(shí)，定位軸51處于定位銷(xiāo)卡槽22內(nèi)， 升降支架45升起時(shí)，定位軸51脫離定位銷(xiāo)卡槽22，這時(shí)定位軸51可以在升降支架45上滑動(dòng)，電動(dòng)葫蘆48卷動(dòng)細(xì)鋼絲繩49實(shí)現(xiàn)后桁架41的縱向移動(dòng)，使滑輪42達(dá)到預(yù)期高度，然后放下升降支架45,后祐1架41的定位軸51落到定位銷(xiāo)卡槽22中實(shí)現(xiàn)定位與鎖止。所述的數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6包括壓力傳感器60、數(shù)據(jù)采集記錄儀61，其中壓力傳感器60安裝在平臺(tái)23的4個(gè)U形槽側(cè)邊和地面塊30之間，測(cè)試時(shí)，壓力傳感器60被平臺(tái)23和地面塊30擠壓，產(chǎn)生電信號(hào)，即可測(cè)得輪胎所受的摩擦阻力。數(shù)據(jù)采集記錄儀61 采集和記錄4個(gè)壓力傳感器60測(cè)得的信號(hào)值。
本發(fā)明的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法包括以下步驟第一步，設(shè)定路面工況確定待測(cè)裝載機(jī)70的路面工況，例如水泥路、土路、濕路面、起伏路面、料堆等，進(jìn)而選擇相應(yīng)的路面塊30，將支撐塊31沿導(dǎo)軌34移出，更換地面塊 30，然后將支撐塊31移動(dòng)到緊靠平臺(tái)23的位置；第二步，待測(cè)裝載機(jī)70行駛到測(cè)試位置將牽引模塊4的前桁架40和后桁架41 放平，裝載機(jī)70從平臺(tái)23后側(cè)駛上平臺(tái)23，并使四個(gè)輪胎正好位于四個(gè)地面塊30之上；第三步，設(shè)定鏟掘工況調(diào)整裝載機(jī)70的鏟斗71舉升到相應(yīng)位置，根據(jù)鏟斗71的位置，設(shè)置側(cè)向力加載模塊、垂向力加載模塊和牽引模塊4的位置；具體步驟為(I)設(shè)置側(cè)向力加載模塊滑動(dòng)左立柱12到鏟斗71的側(cè)邊位置，調(diào)整左支撐液壓缸10的伸縮量使得左加載液壓缸13鏟斗71的側(cè)向受力中心位置；(2)設(shè)置垂向力加載模塊滑動(dòng)龍門(mén)架14到鏟斗71正上方位置，移動(dòng)橫向滑塊 15,使得橫向加載液壓缸16位于伊斗71上方垂向載荷中心位置；(3)設(shè)置牽引模塊4 :即根據(jù)鏟斗71的縱向受力點(diǎn)高度，設(shè)定滑輪42和粗鋼絲繩 50的高度。首先向上扳動(dòng)升降操縱桿47，將升降支架45升起，頂起后桁架41，使后桁架41 的定位軸51脫離定位銷(xiāo)卡槽22的銷(xiāo)孔，起動(dòng)電動(dòng)葫蘆48，細(xì)鋼絲繩49牽引后桁架41移動(dòng)到合適的位置，使得粗鋼絲繩50和滑輪42的高度與縱向受力中心高度相等，向下扳動(dòng)升降操縱桿47,落下升降支架45,使后祐1架41的定位軸51落到定位銷(xiāo)卡槽22中，實(shí)現(xiàn)定位與鎖止，最后將粗鋼絲繩50的一端固定到地面上。第四步，加載裝載機(jī)70掛前進(jìn)擋，根據(jù)工況要求調(diào)整左加載液壓缸13和橫向加載液壓缸16的伸縮量，給鏟斗施加垂向力和側(cè)向力，裝載機(jī)70拖拽粗鋼絲繩50，粗鋼絲繩 50的反作用力給裝載機(jī)70施加縱向力，可以等效為給鏟斗施加了縱向力。第五步，采集與記錄信號(hào)數(shù)據(jù)采集記錄儀61采集并記錄4個(gè)壓力傳感器60的電信號(hào)，進(jìn)而得到地面給4個(gè)輪胎的摩擦阻力的大小。第六步，如果要測(cè)試多種工況，則重復(fù)執(zhí)行第一步至第五步；否則進(jìn)入下一步。第七步，計(jì)算傳動(dòng)系極限載荷根據(jù)所測(cè)信號(hào)，得到每個(gè)輪胎的摩擦阻力大小，根據(jù)下面的計(jì)算公式計(jì)算裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩T =乙A
,式中Τ——裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩；F——單個(gè)輪胎受到的摩擦阻力； rk——輪胎的半徑；i——單個(gè)輪邊減速器的傳動(dòng)比。對(duì)多種工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，即可得到單個(gè)半軸上傳遞的極值載荷；進(jìn)一步地，通過(guò)前橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得前傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)后橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得后傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)前、后傳動(dòng)軸的載荷可以推得變速箱輸出軸的載荷；也就是根據(jù)多種工況下的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)計(jì)算和比較，可以得出輪式裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中傳動(dòng)系中的單個(gè)半軸、前傳動(dòng)軸、后傳動(dòng)軸、變速箱輸出軸等各處的極值載荷。通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果本發(fā)明的輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)及方法，避免了裝載機(jī)傳動(dòng)系載荷測(cè)試時(shí)不斷更換測(cè)試場(chǎng)地，節(jié)省了準(zhǔn)備場(chǎng)地的時(shí)間和成本。采用本發(fā)明的輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法，通過(guò)液壓缸和牽引模塊主動(dòng)對(duì)裝載機(jī)及鏟斗施加載荷，使鏟斗受力狀態(tài)和實(shí)際作業(yè)時(shí)受力狀態(tài)
7相同，加載靈活，可以模擬各種裝載機(jī)作業(yè)工況，降低了測(cè)試成本。采用高度可調(diào)的滑輪裝置和模擬地面塊，適應(yīng)不同型號(hào)的裝載機(jī)測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)有較好的通用性。將輪胎受到的摩擦阻力轉(zhuǎn)化為地面塊給平臺(tái)的壓力，可以測(cè)出每個(gè)輪胎的受力，通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算可以求出傳動(dòng)系多工況下的極值載荷，測(cè)試方便省力。


圖I為輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)的整體示意圖
圖2為輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)的正視圖
圖3為模擬路面模塊的結(jié)構(gòu)圖
圖4為牽引模塊的軸測(cè)圖
圖5為牽引模塊的側(cè)視圖
圖6為輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法的流程圖
圖中
I、動(dòng)力加載模塊10、左支撐液壓缸11、左支撐滑塊12、左立柱13、左加載液壓缸14、龍門(mén)架15、橫向滑塊16、橫向加載液壓缸
2、支撐模塊20、左滑道21、橫向滑道22、定位銷(xiāo)卡槽23、平臺(tái)24、升降底座
3、模擬路面模塊30、地面塊31、支撐塊32、橫向滾輪組33、縱向滾輪組34、導(dǎo)軌
4、牽引模塊40、前桁架41、后桁架42、滑輪43、滑輪銷(xiāo)軸44、前桁架銷(xiāo)軸45、起落架46、連桿47、升降操縱桿48、電動(dòng)葫蘆49、細(xì)鋼絲繩50、粗鋼絲繩51、定位軸
6、數(shù)據(jù)采集與記錄模塊60、壓力傳感器61、數(shù)據(jù)采集記錄儀
70、裝載機(jī)71、鏟斗具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體內(nèi)容和工作過(guò)程。
圖I為輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)的整體示意圖，圖2為輪式裝
載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)的正視圖，從圖中可以看出，本發(fā)明的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，主要由動(dòng)力加載模塊I、支撐模塊2、模擬路面模塊3、 牽引模塊4和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6組成，動(dòng)力加載模塊I、模擬路面模塊3、牽引模塊4和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6均固定在支撐模塊2上，其中動(dòng)力加載模塊I位于待測(cè)裝載機(jī)70前方，為裝載機(jī)70的鏟斗71提供側(cè)向力和垂向力，牽引模塊4位于待測(cè)裝載機(jī)70后方，為裝載機(jī)70提供縱向力，模擬路面模塊3安裝于裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎下面，用于模擬不同的路面工況，數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6用于采集和記錄裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎所受的摩擦阻力。所述的動(dòng)力加載模塊I中的左立柱12通過(guò)左滑道20與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，龍門(mén)架 14通過(guò)橫向滑道21與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，裝載機(jī)70放置在模擬路面模塊3的地面塊30上， 地面塊30貼靠在壓力傳感器60上，壓力傳感器60固定在平臺(tái)23的4個(gè)U型槽的左側(cè)，牽引模塊4通過(guò)前桁架銷(xiāo)44與平臺(tái)23鉸接，定位軸51和定位銷(xiāo)卡槽22配合，升降支架45 通過(guò)升降底座24與平臺(tái)23連接。所述的動(dòng)力加載模塊I由側(cè)向力加載模塊和垂向力加載模塊組成，其中，側(cè)向力加載模塊包括左支撐液壓缸10、左支撐滑塊11、左立柱12和左加載液壓缸13，左加載液壓缸13固定在左支撐滑塊11上，左支撐液壓缸10帶動(dòng)左支撐滑塊11在左立柱12的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)，左立柱12通過(guò)左滑道20與平臺(tái)23滑動(dòng)連接，進(jìn)而調(diào)節(jié)左加載液壓缸13的高低及前后位置，從而適應(yīng)于不同的鏟掘工況的測(cè)試，左支撐液壓缸10的伸縮可為裝載機(jī)70的鏟斗71加載側(cè)向力；垂向力加載模塊包括龍門(mén)架14、橫向滑塊15、橫向加載液壓缸16,橫向加載液壓缸16固定在橫向滑塊15上,橫向滑塊15與龍門(mén)架14的滑槽滑動(dòng)連接,進(jìn)而橫向加載液壓缸16可以在不同鏟掘工況時(shí)給裝載機(jī)70的鏟斗71施加垂向力。所述的支撐模塊2由左滑道20、橫向滑道21、定位銷(xiāo)卡槽22、平臺(tái)23、升降底座24 組成，左滑道20固定在平臺(tái)23的左前方，橫向滑道21固定在平臺(tái)23的前方兩側(cè)，定位銷(xiāo)卡槽22固定在平臺(tái)23后方凹槽的兩端，升降底座24固定在平臺(tái)23凹槽的底部。左滑道 20上安裝左立柱12，橫向滑道21上安裝龍門(mén)架14，定位銷(xiāo)卡槽22有間隔的銷(xiāo)孔，定位軸 51落入銷(xiāo)孔時(shí)實(shí)現(xiàn)定位,升降底座24支撐連桿46和升降支架45。圖3為模擬路面模塊的結(jié)構(gòu)圖，所述的模擬路面模塊3由地面塊30、支撐塊31、橫向滾輪組32、縱向滾輪組33、導(dǎo)軌34組成，地面塊30放置在縱向滾輪組33上，縱向滾輪組 33和橫向滾輪組32固定在支撐塊31上，橫向滾輪組32放在導(dǎo)軌34上，模擬路面模塊3有橫向和縱向2個(gè)自由度。模擬地面模塊3在軌道34的橫向移動(dòng)可以將支撐塊31移出平臺(tái) 23的U型槽，然后更換地面塊30，在裝載機(jī)70的四個(gè)輪胎的摩擦力的作用下，地面塊30可以在縱向滾輪組33上縱向移動(dòng)，進(jìn)而擠壓壓力傳感器50，使壓力傳感器50產(chǎn)生電信號(hào)?？v向滾輪組33和橫向滾輪組32可以采用現(xiàn)有的技術(shù)，如鏈輪鏈條傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，滾軸絲杠傳動(dòng)等。圖4為牽引模塊的軸測(cè)圖，圖5為牽引模塊的側(cè)視圖，所述的牽引模塊4由前桁架 40、后桁架41、滑輪42、滑輪銷(xiāo)軸43、前桁架銷(xiāo)軸44、升降支架45、連桿46、升降操縱桿47、 電動(dòng)葫蘆48、細(xì)鋼絲繩49、粗鋼絲繩50、定位軸51組成，前桁架40、后桁架41和滑輪42通過(guò)滑輪銷(xiāo)軸43鉸接在一起，前桁架40通過(guò)前桁架銷(xiāo)軸44與平臺(tái)23鉸接，定位軸51固定在后桁架41的下端，粗鋼絲繩50 —端連接裝載機(jī)70，一端經(jīng)過(guò)滑輪42與地面固定連接，細(xì)鋼絲繩49 一端連接后祐1架41的下端，一端與電動(dòng)胡戶48連接。升降支架45位于后祐1架41的下方,升降支架45的一端與連桿46鉸接,升降支架 45的另一端與升降操縱桿47鉸接，連桿46和升降操縱桿47分別與升降底座24鉸接，升降底座24固定在平臺(tái)23上，上述的升降支架45、連桿46、升降操縱桿47和升降底座24的四個(gè)鉸接點(diǎn)構(gòu)成平行四邊形，使得擺動(dòng)升降操縱桿47時(shí)，可使升降支架45有升降運(yùn)動(dòng)。定位銷(xiāo)卡槽22固定在平臺(tái)23上，自然狀態(tài)時(shí)，定位軸51處于定位銷(xiāo)卡槽22內(nèi)， 升降支架45升起時(shí)，定位軸51脫離定位銷(xiāo)卡槽22，這時(shí)定位軸51可以在升降支架45上滑動(dòng)，電動(dòng)葫蘆48卷動(dòng)細(xì)鋼絲繩49實(shí)現(xiàn)后桁架41的縱向移動(dòng)，使滑輪42達(dá)到預(yù)期高度，然后放下升降支架45,后祐1架41的定位軸51落到定位銷(xiāo)卡槽22中實(shí)現(xiàn)定位與鎖止。所述的數(shù)據(jù)采集與記錄模塊6包括壓力傳感器60、數(shù)據(jù)采集記錄儀61，其中壓力傳感器60安裝在平臺(tái)23的4個(gè)U形槽側(cè)邊和地面塊30之間，測(cè)試時(shí)，壓力傳感器60被平臺(tái)23和地面塊30擠壓，產(chǎn)生電信號(hào)，即可測(cè)得輪胎所受的摩擦阻力。數(shù)據(jù)采集記錄儀61 采集和記錄4個(gè)壓力傳感器60測(cè)得的信號(hào)值。圖6為輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法的流程圖，主要包括以下步驟第一步，設(shè)定路面工況確定待測(cè)裝載機(jī)70的路面工況，例如水泥路、土路、濕路面、起伏路面、料堆等，進(jìn)而選擇相應(yīng)的路面塊30，將支撐塊31沿導(dǎo)軌34移出，更換地面塊 30，然后將支撐塊31移動(dòng)到緊靠平臺(tái)23的位置；第二步，待測(cè)裝載機(jī)70行駛到測(cè)試位置將牽引模塊4的前桁架40和后桁架41 放平，裝載機(jī)70從平臺(tái)23后側(cè)駛上平臺(tái)23，并使四個(gè)輪胎正好位于四個(gè)地面塊30之上；第三步，設(shè)定鏟掘工況調(diào)整裝載機(jī)70的鏟斗71舉升到相應(yīng)位置，根據(jù)鏟斗71的位置，設(shè)置側(cè)向力加載模塊、垂向力加載模塊和牽引模塊4的位置；具體步驟為(I)設(shè)置側(cè)向力加載模塊滑動(dòng)左立柱12到鏟斗71的側(cè)邊位置，調(diào)整左支撐液壓缸10的伸縮量使得左加載液壓缸13鏟斗71的側(cè)向受力中心位置；(2)設(shè)置垂向力加載模塊滑動(dòng)龍門(mén)架14到鏟斗71正上方位置，移動(dòng)橫向滑塊
15,使得橫向加載液壓缸16位于伊斗71上方垂向載荷中心位置；(3)設(shè)置牽引模塊4 :即根據(jù)鏟斗71的縱向受力點(diǎn)高度，設(shè)定滑輪42和粗鋼絲繩 50的高度。首先向上扳動(dòng)升降操縱桿47，將升降支架45升起，頂起后桁架41，使后桁架41 的定位軸51脫離定位銷(xiāo)卡槽22的銷(xiāo)孔，起動(dòng)電動(dòng)葫蘆48，細(xì)鋼絲繩49牽引后桁架41移動(dòng)到合適的位置，使得粗鋼絲繩50和滑輪42的高度與縱向受力中心高度相等，向下扳動(dòng)升降操縱桿47,落下升降支架45,使后祐1架41的定位軸51落到定位銷(xiāo)卡槽22中，實(shí)現(xiàn)定位與鎖止，最后將粗鋼絲繩50的一端固定到地面上。第四步，加載裝載機(jī)70掛前進(jìn)擋，根據(jù)工況要求調(diào)整左加載液壓缸13和橫向加載液壓缸16的伸縮量，給鏟斗施加垂向力和側(cè)向力，裝載機(jī)70拖拽粗鋼絲繩50，粗鋼絲繩 50的反作用力給裝載機(jī)70施加縱向力，可以等效為給鏟斗施加了縱向力。第五步，采集與記錄信號(hào)數(shù)據(jù)采集記錄儀61采集并記錄4個(gè)壓力傳感器60的電信號(hào)，進(jìn)而得到地面給4個(gè)輪胎的摩擦阻力的大小。第六步，如果要測(cè)試多種工況，則重復(fù)執(zhí)行第一步至第五步；否則進(jìn)入下一步。第七步，計(jì)算傳動(dòng)系極限載荷根據(jù)所測(cè)信號(hào)，得到每個(gè)輪胎的摩擦阻力大小，根據(jù)下面的計(jì)算公式計(jì)算裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩T =F.rk/i式中T——裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩；F——單個(gè)輪胎受到的摩擦阻力； rk——輪胎的半徑；i——單個(gè)輪邊減速器的傳動(dòng)比。對(duì)多種工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，即可得到單個(gè)半軸上傳遞的極值載荷；進(jìn)一步地，通過(guò)前橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得前傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)后橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得后傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)前、后傳動(dòng)軸的載荷可以推得變速箱輸出軸的載荷；也就是根據(jù)多種工況下的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)計(jì)算和比較，可以得出輪式裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中傳動(dòng)系中的單個(gè)半軸、前傳動(dòng)軸、后傳動(dòng)軸、變速箱輸出軸等各處的極值載荷。上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，包括動(dòng)力加載模塊(I)、支撐模塊(2)、模擬路面模塊(3)、牽引模塊(4)和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊￠)，其特征在于所述的動(dòng)力加載模塊(I)、模擬路面模塊(3)、牽引模塊(4)和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊(6) 均固定在支撐模塊(2)上；能夠加載側(cè)向力和垂向力的動(dòng)力加載模塊(I)位于待測(cè)裝載機(jī)(70)前方；能夠加載縱向力的牽引模塊(4)位于待測(cè)裝載機(jī)(70)后方；根據(jù)路況進(jìn)行更換的模擬路面模塊(3)安裝于裝載機(jī)(70)的四個(gè)輪胎下面；數(shù)據(jù)采集與記錄模塊(6)用于采集和記錄裝載機(jī)(70)的四個(gè)輪胎所受的摩擦阻力。
2.如權(quán)利要求I所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的動(dòng)力加載模塊(I)由側(cè)向力加載模塊和垂向力加載模塊組成，其中側(cè)向力加載模塊包括左支撐液壓缸(10)、左支撐滑塊(11)、左立柱(12)和左加載液壓缸(13)，左加載液壓缸(13)固定在左支撐滑塊(11)上，左支撐液壓缸(10)帶動(dòng)左支撐滑塊(11)在左立柱(12)的滑槽內(nèi)上下移動(dòng)，左立柱(12)通過(guò)左滑道(20)與平臺(tái)(23)滑動(dòng)連接，進(jìn)而調(diào)節(jié)左加載液壓缸(13)的高低及前后位置，從而適應(yīng)于不同的鏟掘工況的測(cè)試，左支撐液壓缸(10)的伸縮為裝載機(jī)(70)的鏟斗(71)加載側(cè)向力；垂向力加載模塊包括龍門(mén)架(14)、橫向滑塊(15)和橫向加載液壓缸(16),橫向加載液壓缸(16)固定在橫向滑塊(15)上，橫向滑塊(15)與龍門(mén)架(14)的滑槽滑動(dòng)連接，進(jìn)而通過(guò)橫向加載液壓缸(16)在不同伊掘工況時(shí)給裝載機(jī)(70)的伊斗(71)施加垂向力。
3.如權(quán)利要求I所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的支撐模塊⑵由左滑道(20)、橫向滑道(21)、定位銷(xiāo)卡槽(22)、平臺(tái)(23)、升降底座(24)組成，左滑道(20)固定在平臺(tái)(23)的左前方，橫向滑道(21)固定在平臺(tái)(23) 的前方兩側(cè)，定位銷(xiāo)卡槽(22)固定在平臺(tái)(23)后方凹槽的兩端，升降底座(24)固定在平臺(tái)(23)凹槽的底部；左滑道(20)上安裝左立柱(12)，橫向滑道(21)上安裝龍門(mén)架(14)， 定位銷(xiāo)卡槽(22)有間隔的銷(xiāo)孔，定位軸(51)落入銷(xiāo)孔時(shí)實(shí)現(xiàn)定位，升降底座(24)支撐連桿(46)和升降支架(45)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的模擬路面模塊(3)由地面塊(30)、支撐塊(31)、橫向滾輪組(32)、縱向滾輪組(33)和導(dǎo)軌(34)組成，地面塊(30)放置在縱向滾輪組(33)上，縱向滾輪組(33)和橫向滾輪組(32)固定在支撐塊(31)上，橫向滾輪組(32)放在導(dǎo)軌(34)上。
5.如權(quán)利要求I所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的牽引模塊(4)由前桁架(40)、后桁架(41)、滑輪(42)、滑輪銷(xiāo)軸(43)、前桁架銷(xiāo)軸(44)、升降支架(45)、連桿(46)、升降操縱桿(47)、電動(dòng)葫蘆(48)、細(xì)鋼絲繩(49)、粗鋼絲繩(50)和定位軸(51)組成，前桁架(40)、后桁架(41)和滑輪(42)通過(guò)滑輪銷(xiāo)軸(43) 鉸接在一起，前桁架(40)通過(guò)前桁架銷(xiāo)軸(44)與平臺(tái)(23)鉸接，定位軸(51)固定在后桁架(41)的下端，粗鋼絲繩(50) —端連接裝載機(jī)(70)，一端經(jīng)過(guò)滑輪(42)與地面固定連接， 細(xì)鋼絲繩(49) 一端連接后桁架(41)的下端，一端與電動(dòng)葫蘆(48)連接；升降支架(45)位于后桁架(41)的下方，升降支架(45)的一端與連桿(46)鉸接，升降支架(45)的另一端與升降操縱桿(47)鉸接，連桿(46)和升降操縱桿(47)分別與升降底座(24)鉸接，升降底座(24)固定在平臺(tái)(23)上，上述的升降支架(45)、連桿(46)、升降操縱桿(47)和升降底座(24)的四個(gè)鉸接點(diǎn)構(gòu)成平行四邊形；定位銷(xiāo)卡槽(22)固定在平臺(tái)(23)上，自然狀態(tài)時(shí)，定位軸(51)處于定位銷(xiāo)卡槽(22) 內(nèi)，升降支架(45)升起時(shí)，定位軸(51)脫離定位銷(xiāo)卡槽(22)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集與記錄模塊(6)包括壓力傳感器￠0)、數(shù)據(jù)采集記錄儀(61)，其中壓力傳感器￠0)安裝在平臺(tái)(23)的4個(gè)U形槽側(cè)邊和地面塊(30)之間；數(shù)據(jù)采集記錄儀(61) 采集和記錄4個(gè)壓力傳感器￠0)測(cè)得的信號(hào)值。
7.如權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng), 其特征在于所述的動(dòng)力加載模塊(I)中的左立柱(12)通過(guò)左滑道(20)與平臺(tái)(23)滑動(dòng)連接，龍門(mén)架(14)通過(guò)橫向滑道(21)與平臺(tái)(23)滑動(dòng)連接，裝載機(jī)(70)放置在模擬路面模塊(3)的地面塊(30)上，地面塊(30)貼靠在壓力傳感器￠0)上，壓力傳感器￠0)固定在平臺(tái)(23)的4個(gè)U型槽的左側(cè)，牽引模塊⑷通過(guò)前桁架銷(xiāo)(44)與平臺(tái)(23)鉸接，定位軸(51)和定位銷(xiāo)卡槽(22)配合，升降支架(45)通過(guò)升降底座(24)與平臺(tái)(23)連接。
8.一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法，包括以下步驟第一步，設(shè)定路面工況確定待測(cè)裝載機(jī)(70)的路面工況，進(jìn)而選擇相應(yīng)的路面塊(30)，將支撐塊(31)沿導(dǎo)軌(34)移出，更換地面塊(30)，然后將支撐塊(31)移動(dòng)到緊靠平臺(tái)(23)的位置；第二步，待測(cè)裝載機(jī)(70)行駛到測(cè)試位置將牽引模塊(4)的前桁架(40)和后桁架(41)放平，裝載機(jī)(70)從平臺(tái)(23)后側(cè)駛上平臺(tái)(23)，并使四個(gè)輪胎正好位于四個(gè)地面塊(30)之上；第三步，設(shè)定鏟掘工況調(diào)整裝載機(jī)(70)的鏟斗(71)舉升到相應(yīng)位置，根據(jù)鏟斗(71) 的位置，設(shè)置側(cè)向力加載模塊、垂向力加載模塊和牽引模塊(4)的位置；第四步，加載裝載機(jī)(70)掛前進(jìn)擋，根據(jù)工況要求調(diào)整左加載液壓缸(13)和橫向加載液壓缸(16)的伸縮量，給鏟斗施加垂向力和側(cè)向力，裝載機(jī)(70)拖拽粗鋼絲繩(50)，粗鋼絲繩(50)的反作用力給裝載機(jī)(70)施加縱向力，可以等效為給鏟斗施加了縱向力；第五步，采集與記錄信號(hào)數(shù)據(jù)采集記錄儀￠1)采集并記錄4個(gè)壓力傳感器￠0)的電信號(hào)，進(jìn)而得到地面給4個(gè)輪胎的摩擦阻力的大?。坏诹?，如果要測(cè)試多種工況，則重復(fù)執(zhí)行第一步至第五步，否則進(jìn)入下一步；第七步，計(jì)算傳動(dòng)系極限載荷根據(jù)所測(cè)信號(hào)，得到每個(gè)輪胎的摩擦阻力大小，根據(jù)下面的計(jì)算公式計(jì)算裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩式中T——裝載機(jī)單個(gè)半軸上傳遞的扭矩；F——單個(gè)輪胎受到的摩擦阻力；rk——輪胎的半徑——單個(gè)輪邊減速器的傳動(dòng)比；對(duì)多種工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，即可得到單個(gè)半軸上傳遞的極值載荷；進(jìn)一步地， 通過(guò)前橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得前傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)后橋兩個(gè)半軸的載荷可以推得后傳動(dòng)軸的載荷，通過(guò)前、后傳動(dòng)軸的載荷可以推得變速箱輸出軸的載荷；也就是根據(jù)多種工況下的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)計(jì)算和比較，可以得出輪式裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中傳動(dòng)系中的單個(gè)半軸、 前傳動(dòng)軸、后傳動(dòng)軸、變速箱輸出軸等各處的極值載荷。
9.如權(quán)利要求8所述的一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試方法，其特征在于第三步，設(shè)定鏟掘工況的具體步驟為(一)設(shè)置側(cè)向力加載模塊滑動(dòng)左立柱(12)到鏟斗(71)的側(cè)邊位置，調(diào)整左支撐液壓缸(10)的伸縮量使得左加載液壓缸(13)鏟斗(71)的側(cè)向受力中心位置；(二)設(shè)置垂向力加載模塊滑動(dòng)龍門(mén)架(14)到鏟斗(71)正上方位置，移動(dòng)橫向滑塊(15),使得橫向加載液壓缸(16)位于伊斗(71)上方垂向載荷中心位置；(三)設(shè)置牽引模塊⑷即根據(jù)鏟斗(71)的縱向受力點(diǎn)高度，設(shè)定滑輪(42)和粗鋼絲繩(50)的高度；首先向上扳動(dòng)升降操縱桿(47)，將升降支架(45)升起，頂起后桁架(41)， 使后桁架(41)的定位軸(51)脫離定位銷(xiāo)卡槽(22)的銷(xiāo)孔，起動(dòng)電動(dòng)葫蘆(48)，細(xì)鋼絲繩(49)牽引后桁架(41)移動(dòng)到合適的位置，使得粗鋼絲繩(50)和滑輪(42)的高度與縱向受力中心高度相等，向下扳動(dòng)升降操縱桿(47)，落下升降支架(45)，使后桁架(41)的定位軸(51)落到定位銷(xiāo)卡槽(22)中，實(shí)現(xiàn)定位與鎖止，最后將粗鋼絲繩(50)的一端固定到地面上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種輪式裝載機(jī)傳動(dòng)系多工況極值載荷測(cè)試系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)主要由動(dòng)力加載模塊、支撐模塊、模擬路面模塊、牽引模塊和數(shù)據(jù)采集與記錄模塊組成，采用主動(dòng)加載和模擬路面等技術(shù)手段，使其適用于不同鏟掘工況、不同路面、不同型號(hào)的裝載機(jī)，通過(guò)測(cè)試出每個(gè)輪胎的所受的摩擦阻力，實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)傳動(dòng)系極值載荷的快速測(cè)試；所述的測(cè)試方法通過(guò)液壓缸和牽引模塊主動(dòng)對(duì)裝載機(jī)及鏟斗施加載荷，使鏟斗受力狀態(tài)和實(shí)際作業(yè)時(shí)受力狀態(tài)相同，加載靈活，可以模擬各種裝載機(jī)作業(yè)工況，降低了測(cè)試成本。通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明，可以得出輪式裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中傳動(dòng)系中的單個(gè)半軸、前傳動(dòng)軸、后傳動(dòng)軸、變速箱輸出軸等各處的極值載荷。
文檔編號(hào)G01M13/02GK102607842SQ20111043300
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者張可欣, 張喜逢, 張玉新, 王繼新, 田磊 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)