CN107367396A - 一种轮胎性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于测试单个轮胎性能的装置，主要由台架，平行四连杆组，外框架，双作用液压油缸，内框架，拉压力传感器组，预紧弹簧组，被测轮胎，轴承座，液压马达、小链轮、链条、大链轮、传动轴组成。本发明工作时，计算机先控制双作用液压油缸活塞杆缩进使被测轮胎脱离土槽中土壤，然后控制双作用液压油缸活塞杆静止，使一对垂向传感器反馈数据为零，一对侧向传感器的反馈数据达到量程的一半。由于采用平行四连杆机构，纵向传感器始终保持水平测力方向，垂向传感器始终保持竖直测力方向，被测轮胎始终受传动轴施与其竖直向下的固定载荷。本发明利用已有传感器数据进行反馈控制，测量准确度高，特别适合农业机械行业使用。

Description

一种轮胎性能测试装置

(一)技术领域

本发明涉及一种轮胎性能测试装置，尤其是一种用于测试单个轮胎牵引性能的装置。

(二)背景技术

单轮装置应用于测试单个农用或越野车轮胎的牵引性能，在测试过程中要求实时、独立、准确测量多个方向的力，且施加于装置上多个方向的外载荷不能对测量造成影响。已有单轮装置主要包括双平行四连杆式结构和内外框架式结构，但存在由于传感器安装方式、位置不理想或者外载荷间的影响而导致测量准确度下降、测量结果不稳定的问题，其他在此结构上试图提高测量准确度的装置相应的增加了传感器和控制器，使得装置控制复杂困难，成本昂贵。

针对以上问题，本专利设计了一种平行四连杆与交叉式内外框架相连接的复合式装置，使所有传感器的安装方式和位置均达到理想测量状态，且利用已有传感器数据进行反馈控制，提高测量准确度，节省成本。

(三)发明内容

一种单轮牵引性能测试装置，主要由台架1，平行四连杆组3，外框架4，双作用液压油缸5，内框架6，拉压力传感器组7、8、9、11，预紧弹簧组10、12，被测轮胎13，轴承座14，液压马达15、小链轮16、链条17、大链轮18、传动轴19组成；其特征在于设定被测轮胎13前进方向为X轴，轴向方向为Y轴，竖直向上为Z轴的坐标系，O点为被测轮胎13的几何中心，由此建立XOY、XOZ、YOZ三个平面。

所述一种轮胎牵引性能测试装置，其特征在于由方钢焊接而成的台架1安装在已有设备土槽2上，并且在土槽2驱动电机的带动下可以沿土槽2轨道方向做定速运动。平行四连杆组3一端通过两铰接点与台架1一侧纵梁连接，另一端通过两铰接点与外框架4连接，且四铰接点处于XOZ面，铰接销轴中心线与该面垂直；双作用液压油缸5一端铰接于台架1横梁上，令一端与外框架4顶部铰接，且双作用液压油缸5中心轴线处于XOZ面上，两铰接销轴中心线与该面垂直。外框架4与内框架6通过一对纵向传感器7、一个测转矩传感器8、一对侧向传感器9、一对侧向预紧弹簧10、一对垂向传感器11和一对垂向预紧弹簧12相连接，内框架上安装有被测轮胎13、轴承座14、液压马达15，小链轮16、链条17、大链轮18、传动轴19。

所述一种轮胎牵引性能测试装置，其特征在于一对纵向传感器7对称布置于XOZ面两侧，且纵向传感器7的中心线均处于XOY面上；一对侧向传感器9对称布置于YOZ面两侧，且侧向传感器9的中心线均处于XOY面上，一对侧向预紧弹簧10分别布置于被测轮胎13的另一侧相对应侧向传感器9的位置；一个测转矩传感器8竖直布置于XOZ面上，且测转矩传感器8下端球铰接点处于XOY面上；一对垂向传感器11对称布置于XOZ面两侧，且垂向传感器11的中心线均处于YOZ面上，一对垂向预紧弹簧12分别相对应的布置于垂向传感器11正下方。

所述一种轮胎牵引性能测试装置，其特征在于拉压力传感器组7、8、9、11中每个传感器两端各球铰连接一挂钩，一侧挂钩安装于内框架上，另一侧挂钩安装于外框架上；预紧弹簧组10、12中每个预紧弹簧两端各挂接一支挂钩螺杆，且两端挂钩螺杆螺纹旋向相反，每个挂钩螺杆上配合安装有螺母座。同样，一侧螺母座安装于内框架上，另一侧安装于外框架上。

所述一种轮胎牵引性能测试装置，其特征在于液压马达15安装于内框架侧面钢板上，马达输出轴安装有小链轮16，正下方横梁安装轴承座14，传动轴19安装于轴承座14内轴承上；传动轴19一端安装大链轮18，另一端连接被测轮胎13轮毂；链条17连接小链轮16、大链轮18。

所述一种轮胎牵引性能测试装置，其特征在于传动轴19上安装有转速传感器，且装置上所有传感器均通过数据采集卡连接计算机；计算机通过控制外围液压回路可实时改变双作用液压油缸5的加载压力和液压马达15的转速。

(四)附图说明

图1装置结构示意图

图2内外框架连接示意图

图3内框架各组件布置示意图

图4轮胎坐标系示意图

1-台架 2-土槽 3-平行四连杆组 4-外框架 5-双作用液压油缸 6-内框架 7-纵向传感器 8-测转矩传感器 9-侧向传感器 10-侧向预紧弹簧 11-垂向传感器 12-垂向预紧弹簧 13-被测轮胎 14-轴承座 15-液压马达 16-小链轮 17-链条 18-大链轮 19-传动轴

(五)具体实施方式

计算机开启并实时采集各路传感器数据。控制双作用液压油缸5活塞杆缩进以提升外框架4、内框架6以及安装于内框架上的组件，使被测轮胎13脱离土槽2中土壤。控制双作用液压油缸5活塞杆静止，分别拧动预紧弹簧以调节垂向、侧向预紧力，使一对垂向传感器反馈数据为零，一对侧向传感器的反馈数据达到量程的一半。

控制双作用液压油缸5活塞杆伸出，使被测轮胎13接触并挤压土壤以致其竖直方向受一定加载力。启动土槽2上驱动电机带动测试装置整体沿土槽2轨道方向做定速运动。控制液压马达15启动并以固定转速转动，动力通过小链轮16、链条17、大链轮18、传动轴19给被测轮胎13，带动被测轮胎13以大于整体装置速度的线速度运动，用以产生滑转率。由于土槽2中土壤不完全平整，导致内外框架及被测轮胎13整体在平行四连杆组3的约束下有上下小幅度跳动，进而影响垂直方向双作用液压油缸5的加载力及加载方向。此时，通过垂向传感器11和测转矩传感器8的反馈数据实时计算并控制液压油缸的加载力，使对被测轮胎13的加载力保持恒定。通过传动轴19所安装转速传感器的反馈数据，实时控制液压马达15的转速，使被测轮胎13的理论前进速度与实际前进速度差保持一定，即被测轮胎滑转率保持一定。待各传感器组反馈数据稳定时，开始采集、存储纵向传感器7及侧向传感器9的数据。

由于平行四连杆组的机构特性，在内外框架整体随土壤不平整而跳动的情况下，纵向传感器7始终保持水平测力方向，垂向传感器11始终保持竖直测力方向而不受影响，被测轮胎13始终受传动轴施与其竖直向下的固定载荷。

Claims (5)

1.一种轮胎性能测试装置，由台架1，平行四连杆组3，外框架4，双作用液压油缸5，内框架6，拉压力传感器组7、8、9、11，预紧弹簧组10、12，被测轮胎13，轴承座14，液压马达15、小链轮16、链条17、大链轮18、传动轴19组成。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎性能测试装置，其特征在于设定被测轮胎13前进方向为X轴，轴向方向为Y轴，竖直向上为Z轴的坐标系，O点为被测轮胎13的几何中心，由此建立XOY、XOZ、YOZ三个平面。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎性能测试装置，其特征在于由方钢焊接而成的台架1安装在已有设备土槽2上，并且在土槽2驱动电机的带动下可以沿土槽2轨道方向做定速运动。

4.根据权利要求1所述的一种轮胎性能测试装置，其特征在于拉压力传感器组7、8、9、11中每个传感器两端各球铰连接一挂钩，一侧挂钩安装于内框架上，另一侧挂钩安装于外框架上。

5.根据权利要求1所述一种轮胎性能测试装置，其特征在于传动轴19上安装有转速传感器，且装置上所有传感器均通过数据采集卡连接计算机。