CN105841871A - 装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法 - Google Patents

装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法 Download PDF

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郁录平
洪宁
余丽洁
向岳山
贠征文
张长伟
路宇
胡羽成
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
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Abstract

本发明公开了一种装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法，该测试装置包括右传力座、右传感器、右传感器安装座、左传感器安装座、左传感器、左传力座，电阻应变片R1～R8；该测试方法包括以下步骤：1)通过右传感器上设置的电阻应变片R1、R2、R3、R4测量铲斗右侧销轴所承受的侧向力Far；2)通过左传感器上设置的电阻应变片R5、R6、R7、R8测量铲斗左侧销轴所承受的侧向力Fal；进而得出O点的销轴上所受的轴向力Fa为：Fa＝Far+Fal。本发明能够直接测量铲斗在工作时铲斗所受侧向力，测量精度高，所得测试结果可以作为装载机研发时其铲斗所受负荷的原始资料，对提高装载机质量有重要意义。

Description

装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及装载机铲斗侧向力测试领域，特别涉及一种装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法。
背景技术：
装载机是土石方机械中应用广泛的机种之一。装载机工作时，铲斗所受到载荷的特性对装载机的研发非常重要。现有的测试方法是首先在动臂上选取几个位置提取应力值，确定构件上所选位置处应力与铲斗外载荷的关系，然后在试验中通过测试的应力值反推铲斗受到外载荷大小。目前这种方法大多只能估计装载机在前进方向的受力和垂直方向的受力，不能测量铲斗所承受的侧向力。上述方法由于不是直接测量铲斗在工作时铲斗受力，测量精度无法保证，而且所得结论不具有通用性。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法，以解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：
装载机铲斗侧向力测试装置，包括右传力座、右传感器、右传感器安装座、左传感器安装座、左传感器、左传力座，电阻应变片R1～R8；其中，
左传感器安装座的结构与右传感器安装座的结构对称；左传感器的结构与右传感器的结构相同；左传力座与右传力座的结构相同；
左传感器安装座、左传感器、左传力座的布置方式与右传感器安装座、右传感器、右传力座的布置方式对称；
装载机的连杆的一端一个转轴铰接铲斗，该转轴的轴心为C；动臂通过右销轴和左销轴与铲斗铰接，右销轴和左销轴同轴，且轴心线为O；轴心线C和轴心线O平行；
右传感器、左传感器上设有用于测量O点的销轴上所受的轴向力Fa的若干电阻应变片；
在铲斗的右边耳板铰孔内安装右传力座，右传力座左端封闭，右传力座内外表面分别与右销轴左段和耳板铰孔间隙配合，右销轴左段顶端与右传力座封闭端板之间留有间隙；右边动臂的铰接孔与右销轴相配合，右边动臂左侧面与右传力座右边环形端面接触，由于右边动臂左右侧面与焊接于铲斗之上的两块耳板之间均留有间隙，以保证动臂与铲斗在O轴方向右侧的侧向力Far完全由右传力座承受；右传感器划分为两个部分，分别称为侧向力感应段、固定段；安装时，右传感器侧向力感应段的顶端与右传力座的底板接触，右传感器通过其上的固定端用两个螺母固定在右传感器安装座上，右传感器安装座通过焊接固定于铲斗上。
装载机铲斗侧向力测试方法，该测试方法基于上述的装载机铲斗侧向力测试装置，包括以下步骤：
1)通过右传感器上设置的电阻应变片R1、R2、R3、R4测量铲斗右侧销轴所承受的侧向力Far；
2)通过左传感器上设置的电阻应变片R5、R6、R7、R8测量铲斗左侧销轴所承受的侧向力Fal；
进而得出O点的销轴上所受的轴向力Fa如下：
Fa＝Far+Fal。
相对于现有技术，本发明具有如下的优点：
本发明一种装载机铲斗侧向力测试装置及测试方法，通过对铲斗与动臂的铰点处的结构进行改进，设置右传感器、左传感器，并在右传感器、左传感器上设有用于测量O点的销轴上所受的轴向力Fa的若干电阻应变片；能够直接测量铲斗在工作时铲斗所受侧向力，测量精度高，所得测试结果可以作为装载机研发时其铲斗所受负荷的原始资料，对提高装载机质量有重要意义。
附图说明：
图1是本发明装载机铲斗受力测试装置的总体测试方案图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是右侧向力传感器的放大图；
图4是右侧向力传感器电桥电路示意图；
图中：1为铲斗、2为动臂，3为连杆、4为右销轴、5为右传力座、6为右传感器、7为右传感器安装座、8为左传感器安装座、9为左传感器、10为左传力座、11左销轴，R1～R8为电阻应变片。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1至图4所示，本发明一种装载机铲斗侧向力测试装置，包括右传力座5、右传感器6、右传感器安装座7、左传感器安装座8、左传感器9、左传力座10，电阻应变片R1～R8。
左传感器安装座8的结构与右传感器安装座7的结构对称；左传感器9的结构与右传感器6的结构相同；左传力座10与右传力座5的结构相同。
左传感器安装座8、左传感器9、左传力座10的布置方式与右传感器安装座7、右传感器6、右传力座5的布置方式对称。
请参阅图1所示，装载机的连杆3的一端一个转轴铰接铲斗1，该转轴的轴心为C。动臂2通过右销轴4和左销轴11与铲斗1铰接，右销轴4和左销轴11同轴，且轴心线为O；轴心线C和轴心线O平行。
由于连杆3为二力杆，不能承受侧向力；装载机工作时，铲斗将承受物料施加给铲斗的侧向力，这个侧向力与O点动臂给铲斗的侧向力Fa相平衡，在O点的销轴处，设置传感器测出Fa，Fa等于铲斗工作时所受的侧向力。
Fa的测量方法如下：
如图2所示，对铲斗1与动臂2的铰点处的结构进行如下技术改造：
1、增加动臂2的两侧与铲斗1耳板之间的间隙；
2、扩大铲斗内侧与动臂销轴铰接的耳板孔，在形成的空隙内安装传力座；
3、在铲斗上制作传感器安装座，在传感器安装座内设置传感器测量侧向力。
如图2所示，在铲斗的右边耳板铰孔内安装右传力座5，右传力座5左端封闭，右传力座5内外表面分别与右销轴4左段和耳板铰孔间隙配合，右销轴4左段顶端与右传力座5封闭端板之间留有一定间隙。右边动臂2的铰接孔与右销轴4相配合，右边动臂2左侧面与右传力座5右边环形端面接触，由于右边动臂2左右侧面与焊接于铲斗1之上的两块耳板之间均留有一定间隙，以保证动臂与铲斗在O轴方向右侧的侧向力Far完全由右传力座5承受。右传感器6划分为两个部分(见图3)，分别称为侧向力感应段、固定段；安装时，右传感器6侧向力感应段的顶端与右传力座5的底板接触，右传感器6通过其上的固定端用两个螺母固定在右传感器安装座7上，右传感器安装座7通过焊接固定于铲斗上。
如图2所示，在右传感器6的侧向力感应段外表面，粘接电阻应变片R1、R2、R3、R4(R4位于R3的背面)，利用电阻应变片R1、R2、R3、R4，可以测出右边销轴所承受的侧向力Far。电阻应变片R1～R4的组桥方式如图4，图4电桥的输出信号正比于铲斗右边销轴所受的侧向力Far
测量铲斗左边销轴所承受的侧向力Fal的原理与测量铲斗右边销轴所承受的侧向力Far的原理相同。将Fal、Far合成后可以得到铲斗所受的侧向力Fa。

Claims (2)

1.装载机铲斗侧向力测试装置，其特征在于，包括右传力座(5)、右传感器(6)、右传感器安装座(7)、左传感器安装座(8)、左传感器(9)、左传力座(10)，电阻应变片R1～R8；其中，
左传感器安装座(8)的结构与右传感器安装座(7)的结构对称；左传感器(9)的结构与右传感器(6)的结构相同；左传力座(10)与右传力座(5)的结构相同；
左传感器安装座(8)、左传感器(9)、左传力座(10)的布置方式与右传感器安装座(7)、右传感器(6)、右传力座(5)的布置方式对称；
装载机的连杆(3)的一端一个转轴铰接铲斗(1)，该转轴的轴心为C；动臂(2)通过右销轴(4)和左销轴(11)与铲斗(1)铰接，右销轴(4)和左销轴(11)同轴，且轴心线为O；轴心线C和轴心线O平行；
右传感器(6)、左传感器(9)上设有用于测量O点的销轴上所受的轴向力Fa的若干电阻应变片；
在铲斗的右边耳板铰孔内安装右传力座(5)，右传力座(5)左端封闭，右传力座(5)内外表面分别与右销轴(4)左段和耳板铰孔间隙配合，右销轴(4)左段顶端与右传力座(5)封闭端板之间留有间隙；右边动臂(2)的铰接孔与右销轴(4)相配合，右边动臂(2)左侧面与右传力座(5)右边环形端面接触，由于右边动臂(2)左右侧面与焊接于铲斗(1)之上的两块耳板之间均留有间隙，以保证动臂与铲斗在O轴方向右侧的侧向力Far完全由右传力座(5)承受；右传感器(6)划分为两个部分，分别称为侧向力感应段、固定段；安装时，右传感器(6)侧向力感应段的顶端与右传力座(5)的底板接触，右传感器(6)通过其上的固定端用两个螺母固定在右传感器安装座(7)上，右传感器安装座(7)通过焊接固定于铲斗上。
2.装载机铲斗侧向力测试方法，其特征在于，该测试方法基于权利要求1所述的装载机铲斗侧向力测试装置，包括以下步骤：
1)通过右传感器(6)上设置的电阻应变片R1、R2、R3、R4测量铲斗右侧销轴所承受的侧向力Far；
2)通过左传感器(9)上设置的电阻应变片R5、R6、R7、R8测量铲斗左侧销轴所承受的侧向力Fal；
进而得出O点的销轴上所受的轴向力Fa如下：
Fa＝Far+Fal。
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