CN104515844A - 一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统 - Google Patents

Abstract

一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统，属于岩土力学性质的试验系统。该力学特性试验系统，挖掘机模拟装置动臂的下端通过销轴与机架的一端连接，在动臂的另一端连接有铲斗臂，在动臂与机架之间连接有动臂活塞杆和动臂活塞缸，在动臂与铲斗臂的一端之间连接有斗杆活塞缸，在铲斗臂的另一端连接有铲斗，铲斗通过连杆和摇杆与铲斗活塞缸的铲斗活塞杆连接，铲斗活塞缸的另一端与铲斗臂连接；所述的土方试验盒外板通过弹簧和立柱与动板连接，弹簧和立柱均布在动板的一周，在土方试验盒内部均布应变片和压力盒。优点：结构简单，容易实现；利用压力盒、应变片和外接采集系统来实现实时采集数据，提高了测试和改进挖掘机在设计过程中的精确度。

Description

一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统

技术领域

本发明涉及一种用于岩土力学性质的试验系统，尤其是一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统。

背景技术

在土方工程中，挖掘机具有极其重要的作用。在以往的挖掘机设计中主要注重挖掘机自身的设计和检验，没有考虑到挖掘机在工作过程中与土方的动态耦合作用，在现代社会科技高速发展的年代。试验研究具有很重要的现实意义，在试验过程中要求保持很高的加载精度、保持加载稳定可靠和降低试验成本。

目前，现有的资料中没有对施工区的土壤力学特性进行测试、分析的，随着机械精密化设计的要求，需要分析挖掘机工作时的施工区的变形和受力特性，解决测试挖掘机施工区土壤变形和受力的耦合力学特性测试的技术问题，反过来指导挖掘机的精密化设计和操作。

发明内容

本发明的目的是要提供一种测试挖掘机施工时施工区的力学特性试验系统，解决测试挖掘机施工区土壤变形和受力的耦合力学特性测试的技术问题。

本发明的目的是这样实现的：该力学特性试验系统，包括挖掘机模拟装置和土方试验盒，土方试验盒连接在的挖掘机模拟装置的一端，所述的挖掘机模拟装置由外置的液压系统提供动力源实施驱动；

所述的挖掘机模拟装置包括：斗杆活塞杆、斗杆活塞缸、动臂、销轴、机架、动臂活塞杆、动臂活塞缸、斗边齿、铲斗、连杆、摇杆、铲斗活塞杆、铲斗活塞缸和铲斗臂；动臂的下端通过销轴与机架的一端连接，在动臂的另一端连接有铲斗臂，在动臂与机架之间连接有动臂活塞杆和动臂活塞缸，在动臂与铲斗臂的一端之间连接有斗杆活塞缸，在铲斗臂的另一端连接有铲斗，铲斗通过连杆和摇杆与铲斗活塞缸的铲斗活塞杆连接，铲斗活塞缸的另一端与铲斗臂连接，在铲斗的前端连接有斗边齿；

所述的土方试验盒由应变片、压力盒、弹簧、立柱、动板和外板构成；外板通过弹簧和立柱与动板连接，弹簧和立柱均布在动板的一周，在动板上有应变片和压力盒。

有益效果：由于采用了上述方案，测试挖掘机施工时施工区的力学特性试验装置，适合于岩土力学性质的试验。由动臂部分、斗杆部分和铲斗部分模拟挖掘机的类似部分，由外置的液压系统驱动；动臂和机架通过销轴连接，动臂的动力由动臂活塞杆和动臂活塞缸配合通过外部液压动力源来提供。斗杆通过销轴与动臂右端相连接，斗杆活塞杆和斗杆活塞缸配合，一段固定在斗杆上，一段固定在动臂上，通过外置液压动力实现对斗杆的驱动；铲斗、连杆、摇杆和斗杆构成四杆机构，摇杆和铲斗活塞杆、铲斗活塞缸配合，通过外置动力实现对摇杆的驱动，从而推动铲斗的动作，铲斗上装有铲斗边齿；土方试验盒固定在机架上，立柱固定在压力盒的外板上，动板通过弹簧和立柱与外板相连接，在挖掘机动作 时，动力由动板通过弹簧传递到外板，通过观测和测量弹簧的变形可以得到挖掘机工作时工作区土壤内部的受力。

为了模拟挖掘机真实工作过程，把真实工作状态的过程搬到实验室中，模拟挖掘机的工作状态，通过在土方试验盒中安装应变片和压力盒，实现对挖掘机工作过程施工区的实时描述；提高测试和改进挖掘机在设计过程中的精确度。解决了测试挖掘机施工区土壤变形和受力的耦合力学特性测试的技术问题，达到了本发明的目的。

优点：结构简单，容易实现；能够利用压力盒和应变片等和外接采集系统来实现实时采集数据，提高了测试和改进挖掘机在设计过程中的精确度。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图中，1、斗杆活塞杆；2、斗杆活塞缸；3、动臂；4、销轴；5、机架；6、动臂活塞杆；7、动臂活塞缸；8、应变片；9、压力盒；10、弹簧；11、立柱；12、动板；13、外板；14、斗边齿；15、铲斗；16、连杆；17、摇杆；18、铲斗活塞杆；19、铲斗活塞缸；20、铲斗。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

实施例1：该力学特性试验系统，包括挖掘机模拟装置和土方试验盒，土方试验盒连接在的挖掘机模拟装置的一端，所述的挖掘机模拟装置由外置的液压系统提供动力源实施驱动；

所述的挖掘机模拟装置包括：斗杆活塞杆1、斗杆活塞缸2、动臂3、销轴4、机架5、动臂活塞杆6、动臂活塞缸7、斗边齿14、铲斗15、连杆16、摇杆17、铲斗活塞杆18、铲斗活塞缸19和铲斗臂20；动臂3的下端通过销轴4与机架5的一端连接，在动臂3的另一端连接有铲斗臂20，在动臂3与机架5之间连接有动臂活塞杆6和动臂活塞缸7，在动臂3与铲斗臂20的一端之间连接有斗杆活塞缸2，在铲斗臂20的另一端连接有铲斗15，铲斗15通过连杆16和摇杆17与铲斗活塞缸19的铲斗活塞杆18连接，铲斗活塞缸19的另一端与铲斗臂20连接，在铲斗15的前端连接有斗边齿14；

所述的土方试验盒由应变片8、压力盒9、弹簧10、立柱11、动板12和外板13构成；外板13通过弹簧10和立柱11与动板12连接，弹簧10和立柱11均布在动板12的一周，在动板12上有应变片8和压力盒9。

该实验系统由动臂部分、斗杆部分和铲斗部分构成模拟挖掘机的模拟部分，所述的动臂部分、斗杆部分和铲斗部分由外置的液压系统提供动力源实施驱动；动臂和机架通过销轴连接，动臂的动力由动臂活塞杆和动臂活塞缸配合通过外置的液压系统提供动力源；斗杆通过销轴与动臂右端相连接，斗杆活塞杆和斗杆活塞缸配合，一段固定在斗杆上，一段固定在动臂上，通过外置的液压系统提供动力源实现对斗杆的驱动；铲斗、连杆、摇杆和斗杆构成四杆机构，摇杆和铲斗活塞杆、铲斗活塞缸配合，通过外置的液压系统提供动力源实现对摇杆的驱动。

在土方试验盒内部装入土壤，在土壤中均布压力盒9和应变片8，并连接外置的数据采集系统；考虑不同的土壤硬度，分为不同等级的土壤进行试验。试验时通过操作动臂活塞杆6、斗杆活塞杆1和铲斗活塞杆18，实现对铲斗15不同角度和不同深度的挖土操作，分为若干组分别对不同角度、不同挖深和不同湿度等每个因素进行试验，考虑以上多因素情况，进行正交试验，对每组试验进行数据进行采集、记录和分析。从而得以分析不同因素对挖掘效率的影响效果，最终给挖掘机设计时提供精确数据，同时对于挖掘机操作者来说掌握这些数据可以提高挖掘机的效率。

Claims (1)

1.一种测试挖掘机施工区的力学特性试验系统，其特征是：该力学特性试验系统，包括挖掘机模拟装置和土方试验盒，土方试验盒连接在的挖掘机模拟装置的一端，所述的挖掘机模拟装置由外置的液压系统提供动力源实施驱动；

所述的挖掘机模拟装置包括：斗杆活塞杆、斗杆活塞缸、动臂、销轴、机架、动臂活塞杆、动臂活塞缸、斗边齿、铲斗、连杆、摇杆、铲斗活塞杆、铲斗活塞缸和铲斗臂；动臂的下端通过销轴与机架的一端连接，在动臂的另一端连接有铲斗臂，在动臂与机架之间连接有动臂活塞杆和动臂活塞缸，在动臂与铲斗臂的一端之间连接有斗杆活塞缸，在铲斗臂的另一端连接有铲斗，铲斗通过连杆和摇杆与铲斗活塞缸的铲斗活塞杆连接，铲斗活塞缸的另一端与铲斗臂连接，在铲斗的前端连接有斗边齿；

所述的土方试验盒由应变片、压力盒、弹簧、立柱、动板和外板构成；外板通过弹簧和立柱与动板连接，弹簧和立柱均布在动板的一周，在动板上有应变片和压力盒。