CN102519870B - 一种履带板附着力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种履带板附着力测量装置，包括：地面支架、施压机构、滑动支架、滑动套筒、拉力传感器、压力传感器、牵引装置、用于连接履带板的安装板；施压机构固定安装在滑动支架上，用于为滑动套筒提供竖直向下的压力；滑动套筒的外壁与滑动支架连接，滑动套筒可在压力的作用下，带动安装板相对滑动支架上下滑动；压力传感器用于感测压力；牵引装置连接滑动支架，用于为滑动支架提供水平牵引力；滑动支架可在水平牵引力的作用下，在地面支架上水平滑动，并带动滑动套筒及安装板水平移动；拉力传感器用于感测水平牵引力。本发明能测量不同形式的履带板在做剪切土壤运动时，所受压力与履带板附着力的对应关系，且适于实地测量、测量精度高。

Description

一种履带板附着力测量装置

技术领域

本发明涉及车辆地面力学领域，具体涉及一种履带板附着力测量装置。

背景技术

履带车辆在松软路面行驶过程中，行走机构与土壤间的相互作用表现为：车辆在地面上靠土壤来支承，土壤在车辆重力作用下发生沉陷，并对车辆行驶起阻碍作用，以及行走机构通过其地面附着力产生车辆前进所需的牵引力。车辆行走机构和土壤的相互作用过程中，能够发挥多大的牵引力，主要取决于行走机构对土壤的摩擦力、外附力和履带板履刺对土壤的剪切。如果土壤对车辆的附着力太小，则车辆容易原地打滑，无法行驶通过。具体地，对履带附着力的测量可得以下几种关系特性：

1）当作用在履带板上的垂直载荷一定的情况下，履带板对坚实土壤和对松软土壤的附着力的不同特点。

2）垂直载荷对土壤的水平推力和剪切强度有直接的影响，在其他条件相同的情况下，垂直载荷与土壤的水平推力的对应关系。

3）在相同的土壤状况、相同接地比压下，不同形状及尺寸的履带板与其附着力的对应关系。

因而，履带板附着力的测量对研究土壤特性、研究履带土壤的相互作用以及选择最佳形式的履带板，具有重要意义。

然而，由于对履带车辆实际行驶工况土壤附着力的测量难度较大，现有市场尚没有这种仪器，亟待解决。

发明内容

本发明旨在提出一种履带板附着力测量装置，以解决现有技术无法有效测量在相同的土壤状况下，各种履带板与其附着力的对应关系的问题。

本发明提供了一种履带板附着力测量装置，包括：地面支架、施压机构、滑动支架、滑动套筒、拉力传感器、压力传感器、牵引装置、用于连接履带板的安装板；施压机构固定安装在滑动支架上，用于为滑动套筒提供竖直向下的压力；滑动套筒的外壁与滑动支架连接，滑动套筒可在压力的作用下，带动安装板相对滑动支架上下滑动；压力传感器用于感测压力；牵引装置连接滑动支架，用于为滑动支架提供水平牵引力；滑动支架可在水平牵引力的作用下，在地面支架上水平滑动，并带动滑动套筒及安装板水平移动；拉力传感器用于感测水平牵引力。

进一步地，履带板附着力测量装置还包括：滑套，滑套套设在滑动套筒内，可在压力的作用下相对于滑动套筒上下滑动。

进一步地，施压机构包括丝杠把手、螺母及丝杠；丝杠把手固定安装在丝杠的一端，用于转动丝杠；螺母固定在滑动支架上，丝杠与螺母组成螺旋传动副；丝杠的另一端位于滑动套筒内，并且安装有轴承和轴承座；轴承座连接压力传感器的一端；压力传感器的另一端连接滑套的顶端。

进一步地，轴承座通过弹性装置连接压力传感器的一端；弹性装置包括弹簧上压板、弹簧、弹簧下压板；弹簧上压板与轴承座固定连接；弹簧的两端分别连接弹簧上压板及弹簧下压板；弹簧下压板连接压力传感器的一端。

进一步地，履带板附着力测量装置还包括连接块及半圆块，连接块上设置有与半圆块配合作用的圆弧凹槽；连接块连接压力传感器的另一端；半圆块连接滑套的顶端。

进一步地，牵引装置包括滑轮、钢丝绳及手拉葫芦；滑轮固定在地面支架上；钢丝绳绕过滑轮，一端与拉力传感器的第一端连接，另一端与手拉葫芦连接；拉力传感器的第二端与滑动支架连接。

进一步地，履带板附着力测量装置还包括滑块及水平滑动导轨；水平滑动导轨安装在地面支架上；滑块安装在滑动支架上，滑块与水平滑动导轨组成滑动副。

进一步地，滑动套筒的内壁上设置有铜套，铜套上设置有槽；滑套上设置有导向键，滑套的导向键可在铜套的槽内滑动。

进一步地，履带板附着力测量装置还包括多个关节蹄脚，每一关节蹄脚与地面支架固定连接，用于支撑地面支架。

进一步地，履带板附着力测量装置还包括锚固架，锚固架与地面支架连接，用于将地面支架压在地面上。

本发明提供的履带板附着力测量装置，通过对竖直压力、水平牵引力的准确测量，能得出各种履带板在做剪切同种土壤运动时，所受压力与履带板附着力的变化关系，克服了现有技术中无法有效测量附着力的缺陷，适于实地测量、测量精度高，可靠性好，重量轻。

附图说明

图1为本发明履带板附着力测量装置实施例的主视图；

图2为图1所示结构对应的俯视图。

图3为图1所示结构对应的左剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明履带板附着力测量装置实施例包括：地面支架1、施压机构2、滑动支架3、滑动套筒4、拉力传感器7、压力传感器2-7、牵引装置、用于连接履带板8的安装板2-11。具体操作时，履带板8可以通过销轴连接到安装板2-11上。

其中，施压机构2固定安装在滑动支架3上，用于为滑动套筒4提供竖直向下的压力；滑动套筒4的外壁与滑动支架3连接，具体操作时，可以将滑动套筒4的两臂套在滑动支架3的竖直立柱上，滑动套筒4可在施压机构2的竖直压力作用下，带动安装板2-11相对滑动支架3上下滑动；压力传感器2-7用于感测上述压力，即履带板8受到的竖直向下的压力值。具体操作时，还可以设置一个数据采集系统（图未示），拉力传感器7及压力传感器2-7将采集到的数据传输给数据采集系统，实现集中存储。

牵引装置连接滑动支架3，用于为滑动支架3提供水平牵引力；滑动支架3可在水平牵引力的作用下，在地面支架1上水平滑动，并带动滑动套筒4及安装板2-11水平移动；拉力传感器7用于感测水平牵引力，即施加给履带板8的水平拉力。

上述牵引装置可以包括滑轮11、钢丝绳（图未示）、手拉葫芦（图未示），该滑轮11固定在地面支架1上；该钢丝绳绕过该滑轮11，钢丝绳的一端与拉力传感器7的第一端连接，钢丝绳的另一端与手拉葫芦连接；拉力传感器7的第二端与滑动支架3连接；手拉葫芦通过该钢丝绳施加水平牵引力，滑轮11可以保证滑动支架3受到的是水平方向的拉力。具体操作时，牵引装置可以采用其他的形式，如直接通过拉杆与滑动支架3连接以施加水平牵引力。

优选地，为了便于能准确测量履带板8在不同土壤状况时的附着力，履带板附着力测量装置还可以包括滑套2-10，该滑套2-10套设在滑动套筒4内，可在施压机构2的压力作用下相对于滑动套筒4上下滑动，以适应不同土壤地表对履带板8的推力。进一步优选地，滑动套筒4的内壁上可以设置有铜套；滑套2-10的导向键可在铜套的槽内滑动，以使滑套2-10不会发生旋转。

优选地，为了使滑动支架3在地面支架1上更平稳地滑动，上述履带板附着力测量装置还可以包括滑块5及水平滑动导轨6，其中，水平滑动导轨6安装在地面支架1上，滑块5安装在滑动支架3上，滑块5与水平滑动导轨6组成滑动副。同时，滑块5还可以使滑动支架3能够在水平滑动导轨6上以小摩擦力滑动。具体操作时，可以用螺钉将水平滑动导轨6固定在地面支架1上，以及利用螺钉将滑块5固定在滑动支架3上。

优选地，为了更便捷地调节地面支架1相对地面的高度，上述履带板附着力测量装置还可以包括多个关节蹄脚9，每一关节蹄脚9与地面支架1固定连接，用于支撑地面支架1；具体操作时，可以采用螺母固定连接，并由螺母旋转调节地面支架1距离地面的高度。

优选地，为了使地面支架1安放得更稳定，上述履带板附着力测量装置还可以包括锚固架10，锚固架10与地面支架1连接，用于将地面支架1压在地面上，锚固架10可以由地锚（图未示）向下拉紧。

如图3所示，施压机构2可以包括：丝杠把手2-1、螺母2-2-及丝杠2-3；丝杠把手2-1固定安装在丝杠2-3的一端，用于转动丝杠2-3；螺母2-2-固定在滑动支架3上，丝杠2-3与螺母2-2-组成螺旋传动副；丝杠2-3的另一端位于滑动套筒4内，并且安装有轴承和轴承座。

优选地，为了保持载荷稳定，可采用弹性装置，轴承座通过弹性装置连接压力传感器2-7的一端；该弹性装置包括弹簧上压板2-4、弹簧2-5、弹簧下压板2-6；弹簧上压板2-4与轴承座固定连接；弹簧2-5的两端分别连接弹簧上压板2-4及弹簧下压板2-6；弹簧下压板2-6连接压力传感器2-7的一端，具体操作时，可以通过螺纹连接，并有螺母防松。可以理解的是，轴承座也可以直接连接压力传感器2-7的一端。

优选地，为了保护压力传感器2-7不受转动力矩，上述履带板附着力测量装置还可以包括连接块2-8及半圆块2-9，连接块2-8上设置有与半圆块2-9配合作用的圆弧凹槽；连接块2-8连接压力传感器2-7的另一端，具体操作时，可通过螺纹连接，并有螺母防松；半圆块2-9连接滑套2-10的顶端。可以理解的是，压力传感器2-7的另一端也可以直接连接滑套2-10的顶端。

一般而言，对于相同的土壤，相同的履带板，履带板的接地比压p与附着力F有如下关系式：

F＝f(p)    （1）

试验时，首先使用施压机构2对履带板8施以竖直向下的载荷，这个载荷可由以下公式换算为履带板8接地比压：

$p=\frac{N}{A}---\left(2\right)$

上述公式（2）中，N为加载的竖直向下的压力，可以由压力传感器2-7测得；A为履带板8在水平面投影面积；附着力F为水平牵引力，可以由拉力传感器7测得。这样，即可以得出不同载荷下，附着力F的变化；还可以通过测得不同土壤状况，履带板8的附着力F的变化。

上述履带附着力测量装置的使用过程简述如下：将上述履带附着力测量装置放置在地面上，调整关节蹄脚9使地面支架1水平放置，用地锚将上述测量装置固定在地面上；旋转丝杠把手2-1对履带板8施加竖直向下的载荷（压力），可使丝杠2-3转动并向下运动，向下的压力通过轴承座传递到弹簧上压板2-4上，上压板2-4压缩弹簧2-5，弹簧2-5起到保持载荷稳定的作用，弹簧下压板2-6将压力传递给压力传感器2-7，进而传递给滑套2-10，最后压力经安装板2-11传递到履带板8上；当载荷达到预定值时，用手拉葫芦提供水平牵引力，通过钢丝绳拉动滑动支架3，滑动支架3通过滑块5和水平滑动导轨6在地面支架1上滑动，使履带板8保持水平状态，并带动履带板8向前移动，拉力传感器7测得该水平牵引力。这样，对拉力传感器7及压力传感器2-7所测数据进行拟合，即可得到履带板8的接地比压p与附着力F的关系式。

本领域技术人员可以理解，具体操作时，还可以采用液压油缸代替丝杠传动的方式为履带板8施加竖直向下的压力，如将液压油缸的缸体固定在上述滑动支架3上，并由伸缩活塞杆施加竖直向下的压力。需要说明的是，拉力传感器7及压力传感器2-7的安装位置有多种方式，比如拉力传感器7可以设置在施力体（如手拉葫芦这一侧），因为施力体这一侧的拉力大小与受力体-滑动支架3所受拉力相差不大；具体操作时，该拉力传感器7设置在施力体、钢丝绳及受力体-滑动支架3任何一侧能感测该拉力即可；当然拉力传感器7安装在滑动支架3上，滑动支架3运行相对平稳，能保证该拉力传感器7更稳定地发挥作用，且临近受力体滑动支架3能保证测量精度。同理，压力传感器2-7设置在施压机构2与受力体滑动套筒4之间即可，具体位置有多种选择，当然压力传感器2-7临近受力体滑动套筒4设置能更好地保证测量精度。

本发明履带板附着力测量装置能够实时准确测量履带板所受竖直载荷的变化，能够保证滑动支架只受水平方向牵引力，并能准确对水平牵引力进行测量，保证测量结果的精确度和可靠性，以便得出试验地区不同形式的履带板在做剪切土壤运动时，所受压力与履带板附着力的变化关系；施加载荷所用的施压机构比配重重量轻，便于运输和移动；适于实地测量，避免了现有技术因没有固定支撑及缺乏动力源而只能在实际路面代表性不强的实验室人造土壤中测试履带板附着力的缺陷。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种履带板附着力测量装置，其特征在于，包括：地面支架（1）、施压机构（2）、滑动支架（3）、滑动套筒（4）、拉力传感器（7）、压力传感器（2-7）、牵引装置、用于连接履带板（8）的安装板（2-11）；

所述施压机构（2）固定安装在所述滑动支架（3）上，用于为所述滑动套筒（4）提供竖直向下的压力；所述滑动套筒（4）的外壁与所述滑动支架（3）连接，所述滑动套筒（4）可在所述压力的作用下，带动所述安装板（2-11）相对所述滑动支架（3）上下滑动；所述压力传感器（2-7）用于感测所述压力；

所述牵引装置连接所述滑动支架（3），用于为所述滑动支架（3）提供水平牵引力；所述滑动支架（3）可在所述水平牵引力的作用下，在所述地面支架（1）上水平滑动，并带动所述滑动套筒（4）及安装板（2-11）水平移动；所述拉力传感器（7）用于感测所述水平牵引力。

2.根据权利要求1所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，还包括：滑套（2-10），所述滑套（2-10）套设在所述滑动套筒（4）内，可在所述压力的作用下相对于所述滑动套筒（4）上下滑动。

3.根据权利要求2所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，所述施压机构（2）包括丝杠把手（2-1）、螺母（2-2）及丝杠（2-3）；

所述丝杠把手（2-1）固定安装在所述丝杠（2-3）的一端，用于转动所述丝杠（2-3）；所述螺母（2-2）固定在所述滑动支架（3）上，所述丝杠（2-3）与所述螺母（2-2）组成螺旋传动副；

所述丝杠（2-3）的另一端位于所述滑动套筒（4）内，并且安装有轴承和轴承座；所述轴承座连接所述压力传感器（2-7）的一端；所述压力传感器（2-7）的另一端连接所述滑套（2-10）的顶端。

4.根据权利要求3所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，所述轴承座通过弹性装置连接所述压力传感器的一端；

所述弹性装置包括弹簧上压板（2-4）、弹簧（2-5）、弹簧下压板（2-6）；所述弹簧上压板（2-4）与所述轴承座固定连接；所述弹簧（2-5）的两端分别连接所述弹簧上压板（2-4）及弹簧下压板（2-6）；所述弹簧下压板（2-6）连接所述压力传感器（2-7）的一端。

5.根据权利要求4所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，还包括连接块（2-8）及半圆块（2-9），所述连接块（2-8）上设置有与所述半圆块（2-9）配合作用的圆弧凹槽；

所述连接块（2-8）连接所述压力传感器（2-7）的另一端；所述半圆块（2-9）连接所述滑套（2-10）的顶端。

6.根据上述权利要求1-5中任一项所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，所述牵引装置包括滑轮（11）、钢丝绳及手拉葫芦；所述滑轮（11）固定在所述地面支架（1）上；

所述钢丝绳绕过所述滑轮（11），一端与所述拉力传感器（7）的第一端连接，另一端与所述手拉葫芦连接；所述拉力传感器（7）的第二端与所述滑动支架（3）连接。

7.根据上述权利要求1-5中任一项所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，还包括滑块（5）及水平滑动导轨（6）；所述水平滑动导轨（6）安装在所述地面支架（1）上；所述滑块（5）安装在所述滑动支架（3）上，所述滑块（5）与所述水平滑动导轨（6）组成滑动副。

8.根据上述权利要求2-5中任一项所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，所述滑动套筒（4）的内壁上设置有铜套，所述铜套上设置有槽；所述滑套（2-10）上设置有导向键，所述滑套（2-10）的导向键可在所述铜套的槽内滑动。

9.根据上述权利要求1-5中任一项所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，还包括多个关节蹄脚（9），每一关节蹄脚（9）与所述地面支架（1）固定连接，用于支撑所述地面支架（1）。

10.根据上述权利要求1-5中任一项所述的履带板附着力测量装置，其特征在于，还包括锚固架（10），所述锚固架（10）与所述地面支架（1）连接，用于将所述地面支架（1）压在地面上。

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