CN104596744B - 拖拉机防护装置强度试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种拖拉机防护装置强度试验台，包括机械支撑框架、液压系统和电控系统，所述机械支撑框架包括侧顶支架、后顶支架和轨道，在侧顶支架上设置有侧顶液压缸，在后顶支架上设置有后顶液压缸；所述侧顶液压缸和后顶液压缸分别设置有能够水平移动和竖向移动的位移机构；在所述轨道的左、右两侧分别安装有调节座，左、右两调节座上分别铰接有左液压缸和右液压缸。本发明可以完成拖拉机防翻架的两次纵向加载实验、侧向加载实验和两次压垮实验来检验拖拉机防翻架的强度。本发明结构简单、操作方便，实验过程通过控制系统控制施加的作用力，提高了实验过程的安全性。

Description

拖拉机防护装置强度试验台

技术领域

本发明涉及一种拖拉机防翻架检测技术领域，具体涉及一种拖拉机防护装置强度试验台。

背景技术

拖拉机防翻架在拖拉机发生侧翻时可以有效降低对驾驶员的伤害，因此，从2009年开始，按照国家拖拉机安全法规，“从2009年7月1日起，我国国内生产的轮式拖拉机应能配装安全架的要求”。拖拉机所配备的防翻架的设计强度是否满足国标要求，从而将翻车事故造成驾驶员受伤的可能性减少至最小，对其如何检验是关键。但是目前对于如何检测拖拉机防翻架还没有成熟的产品。

发明内容

本发明针对目前拖拉机防翻架检测过程存在的麻烦和困难，以及缺乏系统的拖拉机防翻架检测工具问题，提供一种拖拉机防护装置强度试验台，利用纵向加载实验、侧向加载实验和压垮实验分别从前后、侧部和上部对拖拉机防翻架施加载荷，确定拖拉机防翻架是否达标。

本发明的技术方案是：一种拖拉机防护装置强度试验台，包括机械支撑框架、液压系统和电控系统，所述机械支撑框架包括侧顶支架和后顶支架，两支架保持垂直布置；轨道与侧顶支架保持平行布置，或者轨道与后顶支架保持平行布置；在侧顶支架上设置有侧顶液压缸，在后顶支架上设置有后顶液压缸；所述侧顶液压缸和后顶液压缸分别设置有能够水平移动和竖向移动的位移机构；在所述轨道的左、右两侧分别安装有调节座，左、右两调节座上分别铰接有左液压缸和右液压缸。

液压系统的液压泵电动机、侧顶液压缸的位移机构电机和后顶液压缸的位移机构电机分别通过交流接触器KM1、KM2和KM3与电源线连接，并设置有热保护器和熔断器，所述交流接触器KM1、KM2和KM3的线圈控制端分别于控制器的输出端连接。

侧顶支架的位移机构和后顶支架的位移机构，都含有固定在其上端的驱动电机，驱动电机的输出轴通过链轮箱后与水平驱动丝杆传动连接，水平驱动丝杆的两端通过两个端部齿轮箱的转向后与两侧的竖向丝杆副传递连接；所述侧顶支架和后顶支架的两侧分别设置立柱，在各立柱上安装有可以上下滑动的滑套，滑套上焊固有固定丝母块，所述竖向丝杆副与相应固定丝母块螺纹连接；两侧滑套之间连接有连杆，所述侧顶液压缸和后顶液压缸安装在相应连杆上；或，连接杆的两端分别固定有定位座，定位座设置有轴孔，一根水平丝杠副匹配安装相应定位座的中孔中；在水平丝杠副上安装有活动丝母块，水平丝杠副与活动丝母块螺纹连接；所述侧顶液压缸或后顶液压缸的末端固定活动丝母块上，该活动丝母块的后端与连接杆之间滑动配合。

在所述侧顶液压缸和后顶液压缸的顶端，可以安装有位移传感器或压力传感器。

所述左液压缸和右液压缸的顶部端连接有拉力传感器。

在所述侧顶支架和后顶支架的上侧分别设置有前梁，在每个前梁上分别安装有可以沿前梁平移的电动葫芦，该电动葫芦的吊绳下端连接有挂钩，每个电动葫芦的挂钩连接于侧顶液压缸和后顶液压缸的缸筒前端。

所述侧顶液压缸、后顶液压缸、左液压缸和右液压缸的油路上分别安装有换向阀，各换向阀的控制端分别于控制器的输出端连接。

所述液压系统包括液压缸和液压泵站，液压泵站与液压缸之间通过液压管路连接；所述液压泵站中，油箱的出油管经过过滤器后与变量输油泵的进口连接，变量输油泵的出口经过单向阀后分别于电液控制阀一、电液控制阀二和电液控制阀三的进油口连接，电液控制阀一、电液控制阀二和电液控制阀三的回油口与油箱连通；所述液压缸包括左液压缸、右液压缸、后顶液压缸和侧顶液压缸；所述电液控制阀一的控制出油口通过油管与后顶液压缸连接，电液控制阀二的控制出油口通过油管分别于左液压缸和右液压缸连接，电液控制阀三的控制出油口通过油管与侧顶液压缸连接；所述左液压缸和右液压缸安装在轨道的两侧；后顶液压缸设置在后顶支撑架上，侧顶液压缸设置在侧顶支撑架上；后顶液压缸和侧顶液压缸均设有压力传感器，所述左液压缸和右液压缸的顶部端连接有拉力传感器，所述控制系统分别与压力传感器、拉力传感器、液压泵站和电机连接。

本发明可以完成拖拉机防翻架的两次纵向加载实验、侧向加载实验和两次压垮实验来检验拖拉机防翻架的强度。本发明结构简单、操作方便，实验过程通过控制系统控制施加的作用力，提高了实验过程的安全性。

附图说明

图1为本发明的机械支撑框架结构示意图。

图2为本发明的液压系统原理图。

图中标号：1为控制系统，2为轨道，3为液压泵站，4为液压管路，5为压力传感器，6为压垮横梁，7为水平丝杠副，8为竖直丝杠副，9为左液压缸，10为右液压缸，11为后顶液压缸，12为侧顶液压缸，13为后顶支架，14为侧顶支架，15为拉力传感器，16为电液控制阀一，17为电液控制阀二，18为电液控制阀三，19为单向阀，20为压力表，21为储能器，22为变量输油泵，23为溢流阀，24为快速接头，25为驱动电机，26为电动葫芦，27为链轮箱，28为水平驱动丝杆，29为端部齿轮箱，30为手轮，31为支座，32为固定丝母块，33为滑套，34为前梁，35为调节座，36为活动丝母块，37为拉链或钢丝绳。

具体实施方式

下面结合附图具体说明以下本发明的实施方式。

一种拖拉机防护装置强度试验台，如图1所示，包括液压系统、控制系统1、支撑架和轨道2；液压系统包括液压缸、液压泵站3、液压管路4和控制系统。

液压缸包括左液压缸9、右液压缸10、后顶液压缸11和侧顶液压缸12。左液压缸9和右液压缸10分别设置在轨道2的左右两侧。轨道2由多个矩形钢管组成，轨道2通过螺栓固定在混凝土地面上。压垮横梁6通过拉链或钢丝绳37与两同步液压缸（左液压缸9和右液压缸10）的上端相连，左液压缸和右液压缸的顶部端连接有拉力传感器15，左液压缸9和右液压缸10通过压垮横梁6对拖拉机防翻架施加拉力，实现对拖拉机防翻架的压垮试验。

支撑架包括后顶支撑架13和侧顶支撑架14，后顶支撑架13和侧顶支撑架14互相垂直设置且通过螺栓固定在混凝土地面上。轨道2与后顶支撑架13垂直，侧顶支撑架14与轨道2平行。

侧顶液压缸12和后顶液压缸11分别设置有能够水平移动和竖向移动的位移机构。侧顶支架的位移机构和后顶支架的位移机构都含有固定在其上端的驱动电机，驱动电机的输出轴通过链轮箱27的转向后与水平驱动丝杆28传动连接，水平驱动丝杆28的两端通过两个端部齿轮箱29的转向后与两侧的竖向丝杆副传递连接。

所述侧顶支架和后顶支架的两侧分别设置立柱，在各立柱上安装有可以上下滑动的滑套33，滑套33上焊固有固定丝母块32，所述竖向丝杆副与相应固定丝母块32螺纹连接；两侧滑套33之间连接有连杆，所述侧顶液压缸和后顶液压缸安装在相应连杆上；或，连接杆的两端分别固定有定位座，定位座设置有轴孔，一根水平丝杠副匹配安装相应定位座的中孔中；在水平丝杠副上安装有活动丝母块，水平丝杠副与活动丝母块螺纹连接；所述侧顶液压缸或后顶液压缸的末端固定活动丝母块上，该活动丝母块的后端与连接杆之间滑动配合。

在水平丝杠副一端安装有手轮30。利用手轮30旋转水平丝杠副7，其活动丝母块会随着丝杠的转动而移动，从而带动后顶液压缸11或侧顶液压缸12左右移动。同理，利用驱动电机带动竖直丝杠副8转动，其固定丝母块32会随着竖向丝杠副的转动而移动，从而带动滑套33上下移动，进而带动水平丝杠副7上下移动。因此，水平丝杠副7和竖直丝杠副8的共同作用实现了后顶液压缸11和侧顶液压缸12的水平和上下移动。

后顶液压缸11和侧顶液压缸12水平伸缩，分别给拖拉机施加纵向压力和侧向压力。后顶液压缸11和侧顶液压缸12上设有压力传感器。水平丝杠副7和竖直丝杠副8均连接有电动葫芦25，电动葫芦25分别设置在后顶支撑架13和侧顶支撑架14的上部。通过控制电动葫芦25可以使水平丝杠副7和竖直丝杠副8转动，从而调整后顶液压缸11和侧顶液压缸12的左右和上下运动。

后顶支撑架13和侧顶支撑架14的顶端设有丝杆，丝杆上固定有吊绳，吊绳下端设有挂钩15，可以通过电动葫芦25控制吊绳长度，从而调整挂钩15的高度。为了克服重力作用，挂钩15挂住后顶液压缸11和侧顶液压缸12的端部，来保持后顶液压缸11和侧顶液压缸12的水平伸缩。后顶支撑架13和侧顶支撑架14都通过螺栓固定在混凝土地面上，为了进一步保证后顶支撑架13和侧顶支撑架14的稳定性，后顶支撑架13和侧顶支撑架14的后面都设有后支架。

液压系统的液压泵电动机、侧顶液压缸的位移机构电机和后顶液压缸的位移机构电机分别通过交流接触器KM1、KM2和KM3与电源线连接，并设置有热保护器和熔断器，所述交流接触器KM1、KM2和KM3的线圈控制端分别于控制器的输出端连接。所述侧顶液压缸、后顶液压缸、左液压缸和右液压缸的油路上分别安装有换向阀，各换向阀的控制端分别于控制器的输出端连接。

控制系统1包括控制部分、数据采集部分和显示部分。控制系统分别与压力传感器、拉力传感器15、液压泵站3和电动葫芦25连接。控制部分可以根据拖拉机的位置，通过电动葫芦25控制后顶液压缸11和侧顶液压缸12的上下和左右运动，从而使后顶液压缸11和侧顶液压缸12到达合适的作用点。

控制部分可以控制液压系统，从而调节各个液压缸的伸缩，液压系统的原理如图2所示。其中，电液控制阀控制与其相连的液压缸的工作；单向阀19安装在液压泵的出口处，可以防止液压系统的压力突然升高而损坏油泵，即起止回作用；压力表20起到显示压力，用于确定当前液压系统的压力；变量输油泵22用于提供液压系统所需的压力，同时可以在变频器的控制下实现流量大小的变化与调节。储能器21用来储存能量；溢流阀23防止液压油较多时溢出；压力表20和快速接头24和储能器21与单向阀19之间设有快速接头24。电液控制阀一16打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路4将液压油引入到后顶液压缸11；电液控制阀二17打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路4将液压油引入到左液压缸9和右液压缸10；电液控制阀三18打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路10将液压油引入到侧顶液压缸12。控制系统上还连接有位移传感器，控制系统的数据采集部分采集压力传感器和拉力传感器15的数据，处理后显示在显示部分。通过观察显示数据可以检侧施加在拖拉机防翻架上的作用力和防翻架的变形量。

工作过程：首先将拖拉机放置在轨道2上的合适位置，利用专用拖拉机固定装置和地脚螺栓将拖拉机固定在混凝土地面上；将拖拉机防翻架安装在拖拉机上，位移传感器设置在拖拉机防翻架上；打开控制系统1和液压系统的总开关，进行两次压垮实验、一次侧向加载实验和两次纵向加载实验。

其中，压垮实验的具体过程为：将压垮横梁放入拖拉机防翻架处并固定；通过调节左液压缸9和右液压缸10，将左液压缸9和右液压缸10移动到拖拉机的合适位置，使用链子将压垮横梁与左液压缸9和右液压缸10的连接；通过控制系统1将电液控制阀二打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路4将液压油引入到左液压缸9和右液压缸10，左液压缸9和右液压缸10可以伸缩运动从而对拖拉机防翻架施加作用力。

两次压垮实验压垮横梁分别设置在拖拉机防翻架的前部顶上和后部顶上，当左液压缸9和右液压缸10的施加的压力为20m_t时，其中m_t为拖拉机参考质量，此作用力在拖拉机防翻架任何视觉可见的变形终止后至少保持5s，且拖拉机任何部件都没有进入容身区，表明该拖拉机防翻架符合要求。

侧向加载实验的具体过程：通过调节侧顶液压缸12的电机，将侧顶液压缸12在侧顶支撑架14上移动到拖拉机防翻架的合适位置，然后利用侧顶支撑架14上部吊挂的挂钩15，挂起侧顶液压缸12的前端，调整挂钩15上的吊绳使侧顶液压缸12保持水平，且侧顶液压缸12与拖拉机防翻架接触；通过控制系统1将电液控制阀三打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路4将液压油引入到侧顶液压缸12，侧顶液压缸12可以伸缩运动从而对拖拉机防翻架施加作用力。

水平施加的侧向载荷位于拖拉机防翻架的侧部并垂直于纵向中心面，载荷作用在拖拉机防翻架的外部座椅标志点前85mm处；拖拉机防翻架在侧顶液压缸12的推动下产生变形，当拖拉机防翻架吸收的应变能等于或大于需要的输入能1.75m_t，同时拖拉机任何部件没有进入容身区时，表明该拖拉机防翻架符合要求。

纵向加载实验的具体过程为：通过调节后顶液压缸11的电机，将后顶液压缸11在后顶支架13的丝杠副8上上下和左右运动，直到将后顶液压缸11移动到合适的位置，然后利用后顶支撑架13上部吊挂的挂钩15，挂起后顶液压缸11的前端，调整挂钩15上的吊绳使后顶液压缸11保持水平，且后顶液压缸11与拖拉机防翻架接触；通过控制系统1将电液控制阀二打开，液压泵站3提供所需的压力的液压油，液压管路4将液压油引入到后顶液压缸11，后顶液压缸11可以伸缩运动从而对拖拉机防翻架施加作用力。

第一次纵向加载试验的载荷施加拖拉机防翻架后部，拖拉机防翻架在后顶液压缸11的推动下产生变形，当拖拉机防翻架吸收的应变能等于或大于需要的输入能1.4m_t，同时拖拉机任何部位没有进入容身区时，表明该拖拉机防翻架符合要求。

第二次纵向加载试验的载荷加载方向与第一次纵向加载方向相反，并在离它最远的角上。拖拉机防翻架在后顶液压缸11的推动下产生变形，当拖拉机防翻架吸收的应变能等于或大于需要的输入能0.35m_t，同时拖拉机任何部位没有进入容身区时，表明该拖拉机防翻架符合要求。

五次试验的顺序为：第一次纵向加载试验、后部顶上的压垮实验、侧向加载试验、前部顶上的压垮实验、第二次纵向加载试验。当五次实验均达到要求时，测试的拖拉机防翻架才符合国标要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种拖拉机防护装置强度试验台，包括机械支撑框架、液压系统和电控系统，其特征是：液压系统包括液压缸和液压泵站，液压泵站与液压缸之间通过液压管路连接；所述液压缸包括左液压缸、右液压缸、后顶液压缸和侧顶液压缸；所述机械支撑框架包括侧顶支架和后顶支架，两支架保持垂直布置；轨道与侧顶支架保持平行布置，或者轨道与后顶支架保持平行布置；在侧顶支架上设置有侧顶液压缸，在后顶支架上设置有后顶液压缸；所述侧顶液压缸和后顶液压缸分别设置有能够水平移动和竖向移动的位移机构；在所述轨道的左、右两侧分别安装有左液压缸和右液压缸，压垮横梁的两端与所述左液压缸和右液压缸的上端连接；所述左液压缸和右液压缸的顶部端连接有拉力传感器；侧顶支架的位移机构和后顶支架的位移机构，都含有固定在其上端的驱动电机，驱动电机的输出轴通过链轮箱的转向后与水平驱动丝杆传动连接，水平驱动丝杆的两端通过两个端部齿轮箱的转向后与两侧的竖向丝杆副传递连接；所述侧顶支架和后顶支架的两侧分别设置立柱，在各立柱上安装有可以上下滑动的滑套，滑套上焊固有固定丝母块，所述竖向丝杆副与相应固定丝母块螺纹连接；两侧滑套之间连接有连杆，所述侧顶液压缸和后顶液压缸安装在相应连杆上；连杆的两端分别固定有定位座，定位座设置有轴孔，一根水平丝杠副匹配安装相应定位座的轴孔中；在水平丝杠副上安装有活动丝母块，水平丝杠副与活动丝母块螺纹连接；所述侧顶液压缸或后顶液压缸的末端固定活动丝母块上，该活动丝母块的后端与连接杆之间滑动配合；在所述侧顶支架和后顶支架的上侧分别设置有前梁，在每个前梁上分别安装有可以沿前梁平移的电动葫芦，该电动葫芦的吊绳下端连接有挂钩，每个电动葫芦的挂钩连接于侧顶液压缸和后顶液压缸的缸筒前端。

2.根据权利要求1所述的拖拉机防护装置强度试验台，其特征是：在所述侧顶液压缸和后顶液压缸的顶端，可以安装有位移传感器或压力传感器。

3.根据权利要求1所述的拖拉机防护装置强度试验台，其特征是：液压系统包括液压缸和液压泵站，液压泵站与液压缸之间通过液压管路连接；所述液压泵站中，油箱的出油管经过过滤器后与变量输油泵的进口连接，变量输油泵的出口经过单向阀后分别于电液控制阀一、电液控制阀二和电液控制阀三的进油口连接，电液控制阀一、电液控制阀二和电液控制阀三的回油口与油箱连通；所述液压缸包括左液压缸、右液压缸、后顶液压缸和侧顶液压缸；所述电液控制阀一的控制出油口通过油管与后顶液压缸连接，电液控制阀二的控制出油口通过油管分别于左液压缸和右液压缸连接，电液控制阀三的控制出油口通过油管与侧顶液压缸连接；所述左液压缸和右液压缸安装在轨道的两侧；后顶液压缸设置在后顶支撑架上，侧顶液压缸设置在侧顶支撑架上；后顶液压缸和侧顶液压缸均设有压力传感器；所述控制系统分别与压力传感器、液压泵站和电机连接。

4.根据权利要求1所述的拖拉机防护装置强度试验台，其特征是：液压系统的液压泵电动机、侧顶液压缸的位移机构电机和后顶液压缸的位移机构电机分别通过交流接触器KM1、KM2和KM3与电源线连接，并设置有热保护器和熔断器，所述交流接触器KM1、KM2和KM3的线圈控制端分别于控制器的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的拖拉机防护装置强度试验台，其特征是：所述侧顶液压缸、后顶液压缸、左液压缸和右液压缸的油路上分别安装有换向阀，各换向阀的控制端分别于控制器的输出端连接。