CN102607842B - 轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法，所述系统主要由动力加载模块、支撑模块、模拟路面模块、牵引模块和数据采集与记录模块组成，采用主动加载和模拟路面等技术手段，使其适用于不同铲掘工况、不同路面、不同型号的装载机，通过测试出每个轮胎的所受的摩擦阻力，实现装载机传动系极值载荷的快速测试；所述的测试方法通过液压缸和牵引模块主动对装载机及铲斗施加载荷，使铲斗受力状态和实际作业时受力状态相同，加载灵活，可以模拟各种装载机作业工况，降低了测试成本。通过应用本发明，可以得出轮式装载机作业过程中传动系中的单个半轴、前传动轴、后传动轴、变速箱输出轴等各处的极值载荷。

Description

轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法

技术领域

本发明属于载荷测试技术领域，具体涉及一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法。

背景技术

传动系是轮式装载机的重要组成部分，由于装载机的作业工况恶劣，载荷波动大，传动系的转速和转矩变化频繁，并且变化幅值较大，因此传动系是装载机极易的损坏部件。研究装载机传动系的载荷谱对装载机的寿命预测和可靠性设计具有重大的意义。

在装载机传动系载荷谱的编制过程中，极值载荷的预测是关键技术之一，通过预测极值载荷可以将测试数据的载荷时间历程外推到装载机全寿命载荷时间历程。

传统的极值载荷是通过数学方法对测试载荷推导估测出来的，对样本数据的各态历经性和数据处理的准确性要求较高。

现有技术中装载机传动系载荷测量较多采用在传动轴贴应变片进行测量的方法。需要将传动轴拆下来，贴好应变片，标定后再安装到原位置。制定装载机的作业路线，确定要铲装的物料，安排测试场地，然后进行实际的铲装作业采集数据。由于测试的工况比较多，各个工况的差异性大，例如路面有水泥路、土路、湿路面、起伏路面、料堆等，同时，测试中很难模拟装载机的一些工作姿态，例如后轮离地、铲掘偏载导致只有一个轮着地。所以测试时间长，成本高，并且测试载荷数据中不包含最大极值载荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法，采用主动加载和模拟路面等技术手段，使其适用于不同铲掘工况、不同路面、不同型号的装载机，通过测试出每个轮胎的所受的摩擦阻力，实现装载机传动系极值载荷的快速测试。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，主要由动力加载模块1、支撑模块2、模拟路面模块3、牵引模块4和数据采集与记录模块6组成，动力加载模块1、模拟路面模块3、牵引模块4和数据采集与记录模块6均固定在支撑模块2上，其中动力加载模块1位于待测装载机70前方，为装载机70的铲斗71提供侧向力和垂向力，牵引模块4位于待测装载机70后方，为装载机70提供纵向力，模拟路面模块3安装于装载机70的四个轮胎下面，用于模拟不同的路面工况，数据采集与记录模块6用于采集和记录装载机70的四个轮胎所受的摩擦阻力。

所述的动力加载模块1中的左立柱12通过左滑道20与支撑模块平台23滑动连接，龙门架14通过横向滑道21与支撑模块平台23滑动连接，装载机70放置在模拟路面模块3的地面块30上，地面块30贴靠在压力传感器60上，压力传感器60固定在支撑模块平台23的4个U型槽的左侧，牵引模块4通过前桁架销44与支撑模块平台23铰接，定位轴51和定位销卡槽22配合，升降支架45通过升降底座24与支撑模块平台23连接。

所述的动力加载模块1由侧向力加载模块和垂向力加载模块组成，其中，侧向力加载模块包括左支撑液压缸10、左支撑滑块11、左立柱12和左加载液压缸13，左加载液压缸13固定在左支撑滑块11上，左支撑液压缸10带动左支撑滑块11在左立柱12的滑槽内上下移动，左立柱12通过左滑道20与支撑模块平台23滑动连接，进而调节左加载液压缸13的高低及前后位置，从而适应于不同的铲掘工况的测试，左支撑液压缸10的伸缩可为装载机70的铲斗71加载侧向力；

垂向力加载模块包括龙门架14、横向滑块15、横向加载液压缸16，横向加载液压缸16固定在横向滑块15上，横向滑块15与龙门架14的滑槽滑动连接，进而横向加载液压缸16可以在不同铲掘工况时给装载机70的铲斗71施加垂向力。

所述的支撑模块2由左滑道20、横向滑道21、定位销卡槽22、支撑模块平台23、升降底座24组成，左滑道20固定在支撑模块平台23的左前方，横向滑道21固定在支撑模块平台23的前方两侧，定位销卡槽22固定在支撑模块平台23后方凹槽的两端，升降底座24固定在支撑模块平台23凹槽的底部。左滑道20上安装左立柱12，横向滑道21上安装龙门架14，定位销卡槽22有间隔的销孔，定位轴51落入销孔时实现定位，升降底座24支撑连杆46和升降支架45。

所述的模拟路面模块3由地面块30、支撑块31、横向滚轮组32、纵向滚轮组33、导轨34组成，地面块30放置在纵向滚轮组33上，纵向滚轮组33和横向滚轮组32固定在支撑块31上，横向滚轮组32放在导轨34上，模拟路面模块3有横向和纵向2个自由度。模拟地面模块3在轨道34的横向移动可以将支撑块31移出支撑模块平台23的U型槽，然后更换地面块30，在装载机70的四个轮胎的摩擦力的作用下，地面块30可以在纵向滚轮组33上纵向移动，进而挤压压力传感器50，使压力传感器50产生电信号。纵向滚轮组33和横向滚轮组32可以采用现有的技术，如链轮链条传动，齿轮齿条传动，滚轴丝杠传动等。

所述的牵引模块4由前桁架40、后桁架41、滑轮42、滑轮销轴43、前桁架销轴44、升降支架45、连杆46、升降操纵杆47、电动葫芦48、细钢丝绳49、粗钢丝绳50、定位轴51组成，前桁架40、后桁架41和滑轮42通过滑轮销轴43铰接在一起，前桁架40通过前桁架销轴44与支撑模块平台23铰接，定位轴51固定在后桁架41的下端，粗钢丝绳50一端连接装载机70，一端经过滑轮42与地面固定连接，细钢丝绳49一端连接后桁架41的下端，一端与电动葫芦48连接。

升降支架45位于后桁架41的下方，升降支架45的一端与连杆46铰接，升降支架45的另一端与升降操纵杆47铰接，连杆46和升降操纵杆47分别与升降底座24铰接，升降底座24固定在支撑模块平台23上，上述的升降支架45、连杆46、升降操纵杆47和升降底座24的四个铰接点构成平行四边形，使得摆动升降操纵杆47时，可使升降支架45有升降运动。

定位销卡槽22固定在支撑模块平台23上，自然状态时，定位轴51处于定位销卡槽22内，升降支架45升起时，定位轴51脱离定位销卡槽22，这时定位轴51可以在升降支架45上滑动，电动葫芦48卷动细钢丝绳49实现后桁架41的纵向移动，使滑轮42达到预期高度，然后放下升降支架45，后桁架41的定位轴51落到定位销卡槽22中实现定位与锁止。

所述的数据采集与记录模块6包括压力传感器60、数据采集记录仪61，其中压力传感器60安装在支撑模块平台23的4个U形槽侧边和地面块30之间，测试时，压力传感器60被支撑模块平台23和地面块30挤压，产生电信号，即可测得轮胎所受的摩擦阻力。数据采集记录仪61采集和记录4个压力传感器60测得的信号值。

本发明的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法包括以下步骤：

第一步，设定路面工况：确定待测装载机70的路面工况，例如水泥路、土路、湿路面、起伏路面、料堆等，进而选择相应的地面块30，将支撑块31沿导轨34移出，更换地面块30，然后将支撑块31移动到紧靠支撑模块平台23的位置；

第二步，待测装载机70行驶到测试位置：将牵引模块4的前桁架40和后桁架41放平，装载机70从支撑模块平台23后侧驶上支撑模块平台23，并使四个轮胎正好位于四个地面块30之上；

第三步，设定铲掘工况：调整装载机70的铲斗71举升到相应位置，根据铲斗71的位置，设置侧向力加载模块、垂向力加载模块和牵引模块4的位置；具体步骤为：

（1）设置侧向力加载模块：滑动左立柱12到铲斗71的侧边位置，调整左支撑液压缸10的伸缩量使得左加载液压缸13位于铲斗71的侧向受力中心位置；

（2）设置垂向力加载模块：滑动龙门架14到铲斗71正上方位置，移动横向滑块15，使得横向加载液压缸16位于铲斗71上方垂向载荷中心位置；

（3）设置牵引模块4：即根据铲斗71的纵向受力点高度，设定滑轮42和粗钢丝绳50的高度。首先向上扳动升降操纵杆47，将升降支架45升起，顶起后桁架41，使后桁架41的定位轴51脱离定位销卡槽22的销孔，起动电动葫芦48，细钢丝绳49牵引后桁架41移动到合适的位置，使得粗钢丝绳50和滑轮42的高度与纵向受力中心高度相等，向下扳动升降操纵杆47，落下升降支架45，使后桁架41的定位轴51落到定位销卡槽22中，实现定位与锁止，最后将粗钢丝绳50的一端固定到地面上。

第四步，加载：装载机70挂前进挡，根据工况要求调整左加载液压缸13和横向加载液压缸16的伸缩量，给铲斗施加垂向力和侧向力，装载机70拖拽粗钢丝绳50，粗钢丝绳50的反作用力给装载机70施加纵向力，可以等效为给铲斗施加了纵向力。

第五步，采集与记录信号：数据采集记录仪61采集并记录4个压力传感器60的电信号，进而得到地面给4个轮胎的摩擦阻力的大小。

第六步，如果要测试多种工况，则重复执行第一步至第五步；否则进入下一步。

第七步，计算传动系极限载荷：根据所测信号，得到每个轮胎的摩擦阻力大小，根据下面的计算公式计算装载机单个半轴上传递的扭矩：

$T=\frac{F\·r_k}{i}$

式中：T——装载机单个半轴上传递的扭矩；F——单个轮胎受到的摩擦阻力；r_k——轮胎的半径；i——单个轮边减速器的传动比。

对多种工况下的计算结果进行比较，即可得到单个半轴上传递的极值载荷；进一步地，通过前桥两个半轴的载荷可以推得前传动轴的载荷，通过后桥两个半轴的载荷可以推得后传动轴的载荷，通过前、后传动轴的载荷可以推得变速箱输出轴的载荷；也就是根据多种工况下的测量结果，通过计算和比较，可以得出轮式装载机作业过程中传动系中的单个半轴、前传动轴、后传动轴、变速箱输出轴等各处的极值载荷。

通过上述技术方案，本发明所达到的有益效果：本发明的轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统及方法，避免了装载机传动系载荷测试时不断更换测试场地，节省了准备场地的时间和成本。采用本发明的轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法，通过液压缸和牵引模块主动对装载机及铲斗施加载荷，使铲斗受力状态和实际作业时受力状态相同，加载灵活，可以模拟各种装载机作业工况，降低了测试成本。采用高度可调的滑轮装置和模拟地面块，适应不同型号的装载机测试，测试系统有较好的通用性。将轮胎受到的摩擦阻力转化为地面块给支撑模块平台的压力，可以测出每个轮胎的受力，通过简单的计算可以求出传动系多工况下的极值载荷，测试方便省力。

附图说明

图1为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统的整体示意图

图2为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统的正视图

图3为模拟路面模块的结构图

图4为牵引模块的轴测图

图5为牵引模块的侧视图

图6为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法的流程图

图中：

1、动力加载模块10、左支撑液压缸11、左支撑滑块12、左立柱13、左加载液压缸14、龙门架15、横向滑块16、横向加载液压缸

2、支撑模块20、左滑道21、横向滑道22、定位销卡槽23、支撑模块平台24、升降底座

3、模拟路面模块30、地面块31、支撑块32、横向滚轮组33、纵向滚轮组34、导轨

4、牵引模块40、前桁架41、后桁架42、滑轮43、滑轮销轴44、前桁架销轴45、起落架46、连杆47、升降操纵杆48、电动葫芦49、细钢丝绳50、粗钢丝绳51、定位轴

6、数据采集与记录模块60、压力传感器61、数据采集记录仪

70、装载机71、铲斗

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容和工作过程。

图1为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统的整体示意图，图2为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统的正视图，从图中可以看出，本发明的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，主要由动力加载模块1、支撑模块2、模拟路面模块3、牵引模块4和数据采集与记录模块6组成，动力加载模块1、模拟路面模块3、牵引模块4和数据采集与记录模块6均固定在支撑模块2上，其中动力加载模块1位于待测装载机70前方，为装载机70的铲斗71提供侧向力和垂向力，牵引模块4位于待测装载机70后方，为装载机70提供纵向力，模拟路面模块3安装于装载机70的四个轮胎下面，用于模拟不同的路面工况，数据采集与记录模块6用于采集和记录装载机70的四个轮胎所受的摩擦阻力。

所述的动力加载模块1中的左立柱12通过左滑道20与支撑模块平台23滑动连接，龙门架14通过横向滑道21与支撑模块平台23滑动连接，装载机70放置在模拟路面模块3的地面块30上，地面块30贴靠在压力传感器60上，压力传感器60固定在支撑模块平台23的4个U型槽的左侧，牵引模块4通过前桁架销44与支撑模块平台23铰接，定位轴51和定位销卡槽22配合，升降支架45通过升降底座24与支撑模块平台23连接。

所述的动力加载模块1由侧向力加载模块和垂向力加载模块组成，其中，侧向力加载模块包括左支撑液压缸10、左支撑滑块11、左立柱12和左加载液压缸13，左加载液压缸13固定在左支撑滑块11上，左支撑液压缸10带动左支撑滑块11在左立柱12的滑槽内上下移动，左立柱12通过左滑道20与支撑模块平台23滑动连接，进而调节左加载液压缸13的高低及前后位置，从而适应于不同的铲掘工况的测试，左支撑液压缸10的伸缩可为装载机70的铲斗71加载侧向力；

垂向力加载模块包括龙门架14、横向滑块15、横向加载液压缸16，横向加载液压缸16固定在横向滑块15上，横向滑块15与龙门架14的滑槽滑动连接，进而横向加载液压缸16可以在不同铲掘工况时给装载机70的铲斗71施加垂向力。

所述的支撑模块2由左滑道20、横向滑道21、定位销卡槽22、支撑模块平台23、升降底座24组成，左滑道20固定在支撑模块平台23的左前方，横向滑道21固定在支撑模块平台23的前方两侧，定位销卡槽22固定在支撑模块平台23后方凹槽的两端，升降底座24固定在支撑模块平台23凹槽的底部。左滑道20上安装左立柱12，横向滑道21上安装龙门架14，定位销卡槽22有间隔的销孔，定位轴51落入销孔时实现定位，升降底座24支撑连杆46和升降支架45。

图3为模拟路面模块的结构图，所述的模拟路面模块3由地面块30、支撑块31、横向滚轮组32、纵向滚轮组33、导轨34组成，地面块30放置在纵向滚轮组33上，纵向滚轮组33和横向滚轮组32固定在支撑块31上，横向滚轮组32放在导轨34上，模拟路面模块3有横向和纵向2个自由度。模拟地面模块3在轨道34的横向移动可以将支撑块31移出支撑模块平台23的U型槽，然后更换地面块30，在装载机70的四个轮胎的摩擦力的作用下，地面块30可以在纵向滚轮组33上纵向移动，进而挤压压力传感器50，使压力传感器50产生电信号。纵向滚轮组33和横向滚轮组32可以采用现有的技术，如链轮链条传动，齿轮齿条传动，滚轴丝杠传动等。

图4为牵引模块的轴测图，图5为牵引模块的侧视图，所述的牵引模块4由前桁架40、后桁架41、滑轮42、滑轮销轴43、前桁架销轴44、升降支架45、连杆46、升降操纵杆47、电动葫芦48、细钢丝绳49、粗钢丝绳50、定位轴51组成，前桁架40、后桁架41和滑轮42通过滑轮销轴43铰接在一起，前桁架40通过前桁架销轴44与支撑模块平台23铰接，定位轴51固定在后桁架41的下端，粗钢丝绳50一端连接装载机70，一端经过滑轮42与地面固定连接，细钢丝绳49一端连接后桁架41的下端，一端与电动葫芦48连接。

升降支架45位于后桁架41的下方，升降支架45的一端与连杆46铰接，升降支架45的另一端与升降操纵杆47铰接，连杆46和升降操纵杆47分别与升降底座24铰接，升降底座24固定在支撑模块平台23上，上述的升降支架45、连杆46、升降操纵杆47和升降底座24的四个铰接点构成平行四边形，使得摆动升降操纵杆47时，可使升降支架45有升降运动。

定位销卡槽22固定在支撑模块平台23上，自然状态时，定位轴51处于定位销卡槽22内，升降支架45升起时，定位轴51脱离定位销卡槽22，这时定位轴51可以在升降支架45上滑动，电动葫芦48卷动细钢丝绳49实现后桁架41的纵向移动，使滑轮42达到预期高度，然后放下升降支架45，后桁架41的定位轴51落到定位销卡槽22中实现定位与锁止。

所述的数据采集与记录模块6包括压力传感器60、数据采集记录仪61，其中压力传感器60安装在支撑模块平台23的4个U形槽侧边和地面块30之间，测试时，压力传感器60被支撑模块平台23和地面块30挤压，产生电信号，即可测得轮胎所受的摩擦阻力。数据采集记录仪61采集和记录4个压力传感器60测得的信号值。

图6为轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法的流程图，主要包括以下步骤：

第一步，设定路面工况：确定待测装载机70的路面工况，例如水泥路、土路、湿路面、起伏路面、料堆等，进而选择相应的路面块30，将支撑块31沿导轨34移出，更换地面块30，然后将支撑块31移动到紧靠支撑模块平台23的位置；

第二步，待测装载机70行驶到测试位置：将牵引模块4的前桁架40和后桁架41放平，装载机70从支撑模块平台23后侧驶上支撑模块平台23，并使四个轮胎正好位于四个地面块30之上；

第三步，设定铲掘工况：调整装载机70的铲斗71举升到相应位置，根据铲斗71的位置，设置侧向力加载模块、垂向力加载模块和牵引模块4的位置；具体步骤为：

（1）设置侧向力加载模块：滑动左立柱12到铲斗71的侧边位置，调整左支撑液压缸10的伸缩量使得左加载液压缸13铲斗71的侧向受力中心位置；

（2）设置垂向力加载模块：滑动龙门架14到铲斗71正上方位置，移动横向滑块15，使得横向加载液压缸16位于铲斗71上方垂向载荷中心位置；

（3）设置牵引模块4：即根据铲斗71的纵向受力点高度，设定滑轮42和粗钢丝绳50的高度。首先向上扳动升降操纵杆47，将升降支架45升起，顶起后桁架41，使后桁架41的定位轴51脱离定位销卡槽22的销孔，起动电动葫芦48，细钢丝绳49牵引后桁架41移动到合适的位置，使得粗钢丝绳50和滑轮42的高度与纵向受力中心高度相等，向下扳动升降操纵杆47，落下升降支架45，使后桁架41的定位轴51落到定位销卡槽22中，实现定位与锁止，最后将粗钢丝绳50的一端固定到地面上。

第四步，加载：装载机70挂前进挡，根据工况要求调整左加载液压缸13和横向加载液压缸16的伸缩量，给铲斗施加垂向力和侧向力，装载机70拖拽粗钢丝绳50，粗钢丝绳50的反作用力给装载机70施加纵向力，可以等效为给铲斗施加了纵向力。

第五步，采集与记录信号：数据采集记录仪61采集并记录4个压力传感器60的电信号，进而得到地面给4个轮胎的摩擦阻力的大小。

第六步，如果要测试多种工况，则重复执行第一步至第五步；否则进入下一步。

第七步，计算传动系极限载荷：根据所测信号，得到每个轮胎的摩擦阻力大小，根据下面的计算公式计算装载机单个半轴上传递的扭矩：

$T=\frac{F\·r_k}{i}$

式中：T——装载机单个半轴上传递的扭矩；F——单个轮胎受到的摩擦阻力；r_k——轮胎的半径；i——单个轮边减速器的传动比。

对多种工况下的计算结果进行比较，即可得到单个半轴上传递的极值载荷；进一步地，通过前桥两个半轴的载荷可以推得前传动轴的载荷，通过后桥两个半轴的载荷可以推得后传动轴的载荷，通过前、后传动轴的载荷可以推得变速箱输出轴的载荷；也就是根据多种工况下的测量结果，通过计算和比较，可以得出轮式装载机作业过程中传动系中的单个半轴、前传动轴、后传动轴、变速箱输出轴等各处的极值载荷。

上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，包括动力加载模块(1)、支撑模块(2)、模拟路面模块(3)、牵引模块(4)和数据采集与记录模块(6)，其特征在于：

所述的动力加载模块(1)、模拟路面模块(3)、牵引模块(4)和数据采集与记录模块(6)均固定在支撑模块(2)上；

能够加载侧向力和垂向力的动力加载模块(1)位于待测装载机(70)前方；

能够加载纵向力的牵引模块(4)位于待测装载机(70)后方；

根据路况进行更换的模拟路面模块(3)安装于装载机(70)的四个轮胎下面；

数据采集与记录模块(6)用于采集和记录装载机(70)的四个轮胎所受的摩擦阻力；

所述的动力加载模块(1)由侧向力加载模块和垂向力加载模块组成，其中：

侧向力加载模块包括左支撑液压缸(10)、左支撑滑块(11)、左立柱(12)和左加载液压缸(13)，左加载液压缸(13)固定在左支撑滑块(11)上，左支撑液压缸(10)带动左支撑滑块(11)在左立柱(12)的滑槽内上下移动，左立柱(12)通过左滑道(20)与支撑模块平台(23)滑动连接，进而调节左加载液压缸(13)的高低及前后位置，从而适应于不同的铲掘工况的测试，左支撑液压缸(10)的伸缩为装载机(70)的铲斗(71)加载侧向力；

垂向力加载模块包括龙门架(14)、横向滑块(15)和横向加载液压缸(16)，横向加载液压缸(16)固定在横向滑块(15)上，横向滑块(15)与龙门架(14)的滑槽滑动连接，进而通过横向加载液压缸(16)在不同铲掘工况时给装载机(70)的铲斗(71)施加垂向力。

2.如权利要求1所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，其特征在于：所述的支撑模块(2)由左滑道(20)、横向滑道(21)、定位销卡槽(22)、支撑模块平台(23)、升降底座(24)组成，左滑道(20)固定在支撑模块平台(23)的左前方，横向滑道(21)固定在支撑模块平台(23)的前方两侧，定位销卡槽(22)固定在支撑模块平台(23)后方凹槽的两端，升降底座(24)固定在支撑模块平台(23)凹槽的底部；左滑道(20)上安装左立柱(12)，横向滑道(21)上安装龙门架(14)，定位销卡槽(22)有间隔的销孔，牵引模块(4)的定位轴(51)落入销孔时实现定位，升降底座(24)支撑牵引模块(4)的连杆(46)和升降支架(45)。

3.如权利要求1所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，其特征在于：所述的模拟路面模块(3)由地面块(30)、支撑块(31)、横向滚轮组(32)、纵向滚轮组(33)和导轨(34)组成，地面块(30)放置在纵向滚轮组(33)上，纵向滚轮组(33)和横向滚轮组(32)固定在支撑块(31)上，横向滚轮组(32)放在导轨(34)上。

4.如权利要求1所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，其特征在于：所述的牵引模块(4)由前桁架(40)、后桁架(41)、滑轮(42)、滑轮销轴(43)、前桁架销轴(44)、升降支架(45)、连杆(46)、升降操纵杆(47)、电动葫芦(48)、细钢丝绳(49)、粗钢丝绳(50)和定位轴(51)组成，前桁架(40)、后桁架(41)和滑轮(42)通过滑轮销轴(43)铰接在一起，前桁架(40)通过前桁架销轴(44)与支撑模块平台(23)铰接，定位轴(51)固定在后桁架(41)的下端，粗钢丝绳(50)一端连接装载机(70)，一端经过滑轮(42)与地面固定连接，细钢丝绳(49)一端连接后桁架(41)的下端，一端与电动葫芦(48)连接；

升降支架(45)位于后桁架(41)的下方，升降支架(45)的一端与连杆(46)铰接，升降支架(45)的另一端与升降操纵杆(47)铰接，连杆(46)和升降操纵杆(47)分别与升降底座(24)铰接，升降底座(24)固定在支撑模块平台(23)上，上述的升降支架(45)、连杆(46)、升降操纵杆(47)和升降底座(24)的四个铰接点构成平行四边形；

定位销卡槽(22)固定在支撑模块平台(23)上，自然状态时，定位轴(51)处于定位销卡槽(22)内，升降支架(45)升起时，定位轴(51)脱离定位销卡槽(22)。

5.如权利要求1所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，其特征在于：所述的数据采集与记录模块(6)包括压力传感器(60)、数据采集记录仪(61)，其中压力传感器(60)安装在支撑模块平台(23)的4个U形槽侧边和模拟路面模块(3)的地面块(30)之间；数据采集记录仪(61)采集和记录4个压力传感器(60)测得的信号值。

6.如权利要求2所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，其特征在于：所述的动力加载模块(1)中的左立柱(12)通过左滑道(20)与支撑模块平台(23)滑动连接，垂向力加载模块的龙门架(14)通过横向滑道(21)与支撑模块平台(23)滑动连接，装载机(70)放置在模拟路面模块(3)的地面块(30)上，地面块(30)贴靠在压力传感器(60)上，压力传感器(60)固定在支撑模块平台(23)的4个U型槽的左侧，牵引模块(4)通过前桁架销(44)与支撑模块平台(23)铰接，定位轴(51)和定位销卡槽(22)配合，升降支架(45)通过升降底座(24)与支撑模块平台(23)连接。

7.一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法，利用如下所述的测试系统实现：

一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试系统，包括动力加载模块(1)、支撑模块(2)、模拟路面模块(3)、牵引模块(4)和数据采集与记录模块(6)，所述的动力加载模块(1)、模拟路面模块(3)、牵引模块(4)和数据采集与记录模块(6)均固定在支撑模块(2)上；

能够加载侧向力和垂向力的动力加载模块(1)位于待测装载机(70)前方；

能够加载纵向力的牵引模块(4)位于待测装载机(70)后方；

根据路况进行更换的模拟路面模块(3)安装于装载机(70)的四个轮胎下面；

数据采集与记录模块(6)用于采集和记录装载机(70)的四个轮胎所受的摩擦阻力；

所述的动力加载模块(1)由侧向力加载模块和垂向力加载模块组成，其中：

侧向力加载模块包括左支撑液压缸(10)、左支撑滑块(11)、左立柱(12)和左加载液压缸(13)，左加载液压缸(13)固定在左支撑滑块(11)上，左支撑液压缸(10)带动左支撑滑块(11)在左立柱(12)的滑槽内上下移动，左立柱(12)通过左滑道(20)与支撑模块平台(23)滑动连接，进而调节左加载液压缸(13)的高低及前后位置，从而适应于不同的铲掘工况的测试，左支撑液压缸(10)的伸缩为装载机(70)的铲斗(71)加载侧向力；

垂向力加载模块包括龙门架(14)、横向滑块(15)和横向加载液压缸(16)，横向加载液压缸(16)固定在横向滑块(15)上，横向滑块(15)与龙门架(14)的滑槽滑动连接，进而通过横向加载液压缸(16)在不同铲掘工况时给装载机(70)的铲斗(71)施加垂向力；

所述的模拟路面模块(3)由地面块(30)、支撑块(31)、横向滚轮组(32)、纵向滚轮组(33)和导轨(34)组成，地面块(30)放置在纵向滚轮组(33)上，纵向滚轮组(33)和横向滚轮组(32)固定在支撑块(31)上，横向滚轮组(32)放在导轨(34)上；

所述的牵引模块(4)由前桁架(40)、后桁架(41)、滑轮(42)、滑轮销轴(43)、前桁架销轴(44)、升降支架(45)、连杆(46)、升降操纵杆(47)、电动葫芦(48)、细钢丝绳(49)、粗钢丝绳(50)和定位轴(51)组成，前桁架(40)、后桁架(41)和滑轮(42)通过滑轮销轴(43)铰接在一起，前桁架(40)通过前桁架销轴(44)与支撑模块平台(23)铰接，定位轴(51)固定在后桁架(41)的下端，粗钢丝绳(50)一端连接装载机(70)，一端经过滑轮(42)与地面固定连接，细钢丝绳(49)一端连接后桁架(41)的下端，一端与电动葫芦(48)连接；

升降支架(45)位于后桁架(41)的下方，升降支架(45)的一端与连杆(46)铰接，升降支架(45)的另一端与升降操纵杆(47)铰接，连杆(46)和升降操纵杆(47)分别与升降底座(24)铰接，升降底座(24)固定在支撑模块平台(23)上，上述的升降支架(45)、连杆(46)、升降操纵杆(47)和升降底座(24)的四个铰接点构成平行四边形；

定位销卡槽(22)固定在支撑模块平台(23)上，自然状态时，定位轴(51)处于定位销卡槽(22)内，升降支架(45)升起时，定位轴(51)脱离定位销卡槽(22)；

所述的数据采集与记录模块(6)包括压力传感器(60)、数据采集记录仪(61)，其中压力传感器(60)安装在支撑模块平台(23)的4个U形槽侧边和模拟路面模块(3)的地面块(30)之间；数据采集记录仪(61)采集和记录4个压力传感器(60)测得的信号值；

具体包括以下步骤：

第一步，设定路面工况：确定待测装载机(70)的路面工况，进而选择相应的地面块(30)，将支撑块(31)沿导轨(34)移出，更换地面块(30)，然后将支撑块(31)移动到紧靠支撑模块平台(23)的位置；

第二步，待测装载机(70)行驶到测试位置：将牵引模块(4)的前桁架(40)和后桁架(41)放平，装载机(70)从支撑模块平台(23)后侧驶上支撑模块平台(23)，并使四个轮胎正好位于四个地面块(30)之上；

第三步，设定铲掘工况：调整装载机(70)的铲斗(71)举升到相应位置，根据铲斗(71)的位置，设置侧向力加载模块、垂向力加载模块和牵引模块(4)的位置；

第四步，加载：装载机(70)挂前进挡，根据工况要求调整左加载液压缸(13)和横向加载液压缸(16)的伸缩量，给铲斗施加垂向力和侧向力，装载机(70)拖拽粗钢丝绳(50)，粗钢丝绳(50)的反作用力给装载机(70)施加纵向力，可以等效为给铲斗施加了纵向力；

第五步，采集与记录信号：数据采集记录仪(61)采集并记录4个压力传感器(60)的电信号，进而得到地面给4个轮胎的摩擦阻力的大小；

第六步，如果要测试多种工况，则重复执行第一步至第五步，否则进入下一步；

第七步，计算传动系极限载荷：根据所测信号，得到每个轮胎的摩擦阻力大小，根据下面的计算公式计算装载机单个半轴上传递的扭矩：

$T=\frac{F\·r_k}{i}$

式中：T——装载机单个半轴上传递的扭矩；F——单个轮胎受到的摩擦阻力；r_k——轮胎的半径；i——单个轮边减速器的传动比；

对多种工况下的计算结果进行比较，即可得到单个半轴上传递的极值载荷；进一步地，通过前桥两个半轴的载荷可以推得前传动轴的载荷，通过后桥两个半轴的载荷可以推得后传动轴的载荷，通过前、后传动轴的载荷可以推得变速箱输出轴的载荷；也就是根据多种工况下的测量结果，通过计算和比较，可以得出轮式装载机作业过程中传动系中的单个半轴、前传动轴、后传动轴和变速箱输出轴的极值载荷。

8.如权利要求7所述的一种轮式装载机传动系多工况极值载荷测试方法，其特征在于：第三步，设定铲掘工况的具体步骤为：

(一)设置侧向力加载模块：滑动左立柱(12)到铲斗(71)的侧边位置，调整左支撑液压缸(10)的伸缩量使得左加载液压缸(13)位于铲斗(71)的侧向受力中心位置；

(二)设置垂向力加载模块：滑动龙门架(14)到铲斗(71)正上方位置，移动横向滑块(15)，使得横向加载液压缸(16)位于铲斗(71)上方垂向载荷中心位置；

(三)设置牵引模块(4)：即根据铲斗(71)的纵向受力点高度，设定滑轮(42)和粗钢丝绳(50)的高度；首先向上扳动升降操纵杆(47)，将升降支架(45)升起，顶起后桁架(41)，使后桁架(41)的定位轴(51)脱离定位销卡槽(22)的销孔，起动电动葫芦(48)，细钢丝绳(49)牵引后桁架(41)移动到合适的位置，使得粗钢丝绳(50)和滑轮(42)的高度与纵向受力中心高度相等，向下扳动升降操纵杆(47)，落下升降支架(45)，使后桁架(41)的定位轴(51)落到定位销卡槽(22)中，实现定位与锁止，最后将粗钢丝绳(50)的一端固定到地面上。

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