CN107655519B - 工程机械铲装试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械铲装试验台，涉及工程机械技术领域，它包括有用来存放试验物料的物料仓、通过上下台车连接座连接的上台车和下台车、控制所述上台车和所述下台车工作的自动铲装控制系统和测试系统。本发明可以获取工程机械铲装过程的作业阻力、作业速度、作业能耗等参数，为工程机械定制优化及虚拟技术研究提供试验数据支持。

Description

工程机械铲装试验台

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是一种用于获取装载机铲装过程的作业阻力、作业速度、作业能耗等试验数据的试验台。

背景技术

工程机械主要功能是改变作业介质（如物料等）的状态，作业介质与工程机械的相互作用的研究是定制开发节能高效工程机械的核心。基于工程机械与作业介质相互作用的试验研究需求，本发明提供了一种丝杆传动的工程机械铲装试验台，通过该试验台可获取铲装过程的作业阻力、作业速度、作业能耗等参数，为工程机械定制优化及虚拟技术研究提供试验数据支持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工程机械铲装试验台，它可以获取工程机械铲装过程的作业阻力、作业速度、作业能耗等参数，为工程机械定制优化及虚拟技术研究提供试验数据支持。

本发明的技术方案是：这种工程机械铲装试验台包括有用来存放试验物料的物料仓、通过上下台车连接座连接的上台车和下台车、控制所述上台车和所述下台车的自动铲装控制系统和测试系统；

所述上台车包括行走在上台车铁轨上的上台车基体，安装在所述上台车基体上的电动机和液压泵总成、配重，与所述上台车基体连接的作业装置，与所述电动机和液压泵总成连接的牵引拖链；

所述作业装置包括有铲斗，所述铲斗通过连杆与作业装置安装座连接，动臂一端与所述铲斗铰接、另一端与所述作业装置安装座连接；所述动臂中部与动臂油缸一端铰接，所述动臂油缸另一端与所述作业装置安装座铰接；摇臂一端与所述铲斗铰接、另一端与转斗油缸铰接，所述摇臂中部与所述作业装置安装座铰接，所述转斗油缸另一端与所述作业装置安装座铰接；

所述下台车包括有与变频控制器电连接的变频电动机，与所述变频电动机机械连接的变速箱，由所述变速箱控制并平排安装在丝杠安装座上的两根滚珠丝杠；两根所述滚珠丝杠上安装有传力滑车，所述传力滑车运行在所述滚珠丝杠下方的下台车铁轨上，所述下台车铁轨两端分别设置有非接触式限位装置和机械限位块；

所述自动铲装控制系统通过与所述变频控制器电连接控制变频电动机的转速和扭矩；所述自动铲装控制系统通过与所述电动机和液压泵总成电连接从而控制其输出压力及流量带动所述动臂油缸的伸缩动作和伸缩速度、所述转斗油缸伸缩动作和伸缩速度；

所述测试系统包括有传感器、数据采集系统、数据分析系统；传感器包括有安装在所述铲斗与所述连杆连接点旁的第一销轴传感器，安装在所述铲斗与所述动臂铰接点旁的第二销轴传感器；安装在所述转斗油缸上的位移传感器和压力传感器、安装在所述动臂油缸上的位移传感器和压力传感器、安装在所述电动机和液压泵总成的压力传感器和流量传感器。

更为具体的方案是：所述物料仓设置在所述铲斗的前方；所述下台车安装在地坑表面上，所述上台车安装在地面上；所述上下台车连接座与所述上台车刚性连接，与所述下台车的所述传力滑车通过具有预压缩量的橡胶块实现柔性接触且在接触平面内相对滑动。

进一步：在所述上台车基体运行通道未端安装有上台车限位块，所述电动机和液压泵总成的电缆通过牵引拖链与地面上电源连接，所述电动机和液压泵总成上的液压泵为所述作业装置的所述动臂油缸、所述转斗油缸提供静液压动力，从而实现所述作业装置的铲装作业；所述上台车基体的车轮与铁轨构成轮轨通过所述变频电动机、变速箱、滚珠丝杠、传力滑车、上、下台车连接传动动力，从而实现所述上台车的水平运动。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

采用本发明进行工程机械铲装试验能获取工程机械铲装过程的作业阻力、作业速度、作业能耗等参数，为工程机械定制优化及虚拟技术研究提供真实试验数据支持。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中上台车结构示意图；

图3是本发明中作业装置结构示意图；

图4是本发明中下台车结构示意图；

图5是本发明中上台车和下台车连接结构示意图。

图中标号表示为：

1、物料仓，2、上台车，3、下台车，4、上、下台车连接，5、自动铲装控制系统，6、测试系统，A、地面，B、地坑表面；

20、作业装置，21、电动机和液压泵总成，22、配重，23、上台车基体，24、上台车铁轨，25、上台车限位块，26、牵引拖链；

201、铲斗，202、转斗油缸，203、作业装置安装座，204、动臂油缸，205、动臂，206、摇臂，207、连杆，208、第一销轴传感器，209、第二销轴传感器；

31、变频控制器，32、变频电动机，33、变速箱，34、滚珠丝杠，35、非接触式限位装置，36、丝杠安装座，37、下台车铁轨，38、传力滑车，39、机械限位块，381、橡胶块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1至图5的工程机械铲装试验台，包括有用来存放试验物料的物料仓1、通过上下台车连接座4连接的上台车2和下台车3、与上台车2连接的自动铲装控制系统5和测试系统6，下台车3安装在地坑表面B上，上台车2安装在地面A上。所述上下台车连接座4与上台车2刚性连接，与下台车3柔性接触连接且能在接触平面内相对滑动；

如图2所示，上台车2包括行走在上台车铁轨24上的上台车基体23，安装在上台车基体23上的电动机和液压泵总成21、配重22，与上台车基体23连接的作业装置20，安装在上台车基体23运行通道上的上台车限位块25，与电动机和液压泵总成21连接的牵引拖链26。

如图3所示，作业装置20包括有铲斗201，铲斗201通过连杆207与作业装置安装座203连接，动臂205一端与铲斗201铰接、另一端与作业装置安装座203连接；动臂205中部与动臂油缸204一端铰接，动臂油缸204另一端与作业装置安装座203铰接；摇臂206一端与铲斗201铰接、另一端与转斗油缸202铰接，摇臂206中部与作业装置安装座203铰接，转斗油缸202另一端与作业装置安装座203铰接；第一销轴传感器208安装在铲斗201与连杆207的连接点旁，第二销轴传感器209安装在铲斗201与动臂205铰接点旁。

电动机和液压泵总成21的电缆通过牵引拖链26与地面上电源连接，液压泵为作业装置20的动臂油缸204、转斗油缸202提供静液压动力，从而实现作业装置的铲装作业；配重22的数量可根据试验要求增加或减少；上台车基体23的车轮与铁轨24构成轮轨，实现上台车2的水平运动；上台车限位块25主要用来防止上台车不受控的运动。

如图4和图5所示，下台车3包括有与变频控制器31电连接的变频电动机32，与变频电动机32机械连接的变速箱33，由变速箱33控制并平排安装在丝杠安装座36上的两根滚珠丝杠34；两根滚珠丝杠34上安装有传力滑车38，传力滑车38运行在两根滚珠丝杠34下方的下台车铁轨37上，在下台车铁轨37两端头分别设置有非接触式限位装置35和机械限位块39；

变频控制器31控制变频电动机32的输出转速、输出扭矩；变速箱33把变频电动机32的动力传递给滚珠丝杠34，接着通过传力滑车38的滚珠丝杠副推动传力滑车38水平移动；传力滑车38与上下台车连接座4通过有一定预压缩量的橡胶块381而实现柔性接触连接，水平、竖直方向均可分离，避免上台车前轮、或后轮离地对滚珠丝杠34的弯曲作用而损坏滚珠丝杠34。

自动铲装控制系统5的主要控制内容为：变频控制器31用来控制变频电动机32的转速和扭矩、电动机和液压泵总成21的输出压力及流量、动臂油缸204的伸缩速度、转斗油缸202伸缩速度、动臂油缸204和转斗油缸202的伸缩动作；自动铲装控制系统5根据是否同步应用基于测试系统6的测试数据而分为开环、半闭环、闭环三种控制模式。

测试系统6包括有传感器、数据采集系统、数据分析系统；传感器包括有第一销轴传感器208、第二销轴传感器209、安装在转斗油缸202上的位移传感器和压力传感器、安装在动臂油缸204上的位移传感器和压力传感器、安装在电动机和液压泵总成21的压力传感器和流量传感器；数据采集系统主要采集第一销轴传感器208的径向力、第二销轴传感器209的径向力、电动机和液压泵总成21的输出压力及流量、动臂油缸204的伸缩速度和压力、转斗油缸202伸缩速度和压力、变频电动机32的输出扭矩和转速；数据分析系统主要内容为：基于第一销轴传感器208、第二销轴传感器209的铲装阻力，基于变频电动机32的上台车牵引速度和牵引力，基于电动机和液压泵总成21的有用功，基于动臂油缸204、转斗油缸202安装传感器的作业装置20的姿态和有用功。

Claims (2)

1.一种工程机械铲装试验台，其特征在于：包括有物料仓（1）、通过上下台车连接座（4）连接的上台车（2）和下台车（3）、控制所述上台车（2）和所述下台车（3）的自动铲装控制系统（5）和测试系统（6）；

所述上台车（2）包括行走在上台车铁轨（24）上的上台车基体（23），安装在所述上台车基体（23）上的电动机和液压泵总成（21）、配重（22），与所述上台车基体（23）连接的作业装置（20），与所述电动机和液压泵总成（21）连接的牵引拖链（26）；

所述作业装置（20）包括有铲斗（201），所述铲斗（201）通过连杆（207）与作业装置安装座（203）连接，动臂（205）一端与所述铲斗（201）铰接、另一端与所述作业装置安装座（203）连接；所述动臂（205）中部与动臂油缸（204）一端铰接，所述动臂油缸（204）另一端与所述作业装置安装座（203）铰接；摇臂（206）一端与所述铲斗（201）铰接、另一端与转斗油缸（202）铰接，所述摇臂（206）中部与所述作业装置安装座（203）铰接，所述转斗油缸（202）另一端与所述作业装置安装座（203）铰接；

所述下台车（3）包括有与变频控制器（31）电连接的变频电动机（32），与所述变频电动机（32）机械连接的变速箱（33），由所述变速箱（33）控制并平排安装在丝杠安装座（36）上的两根滚珠丝杠（34）；两根所述滚珠丝杠（34）上安装有传力滑车（38），所述传力滑车（38）运行在所述滚珠丝杠（34）下方的下台车铁轨（37）上，所述下台车铁轨（37）两端分别设置有非接触式限位装置（35）和机械限位块（39）；

所述自动铲装控制系统（5）通过与所述变频控制器（31）电连接控制变频电动机（32）的转速和扭矩；所述自动铲装控制系统（5）通过与所述电动机和液压泵总成（21）电连接从而控制其输出压力及流量带动所述动臂油缸（204）的伸缩动作和伸缩速度、所述转斗油缸（202）伸缩动作和伸缩速度；

所述测试系统（6）包括有传感器、数据采集系统、数据分析系统；所述传感器包括有安装在所述铲斗（201）与所述连杆（207）连接点旁的第一销轴传感器（208），安装在所述铲斗（201）与所述动臂（205）铰接点旁的第二销轴传感器（209）；安装在所述转斗油缸（202）上的位移传感器和压力传感器、安装在所述动臂油缸（204）上的位移传感器和压力传感器、安装在所述电动机和液压泵总成（21）的压力传感器和流量传感器；

所述物料仓（1）设置在所述铲斗（201）的前方；所述下台车（3）安装在地坑表面（B）上，所述上台车（2）安装在地面（A）上；所述上下台车连接座（4）与所述上台车（2）刚性连接，与所述下台车（3）的所述传力滑车（38）通过具有预压缩量的橡胶块（381）实现柔性接触且在接触平面内相对滑动。

2.根据权利要求1所述的工程机械铲装试验台，其特征在于：在所述上台车基体（23）运行通道末端安装有上台车限位块（25），所述电动机和液压泵总成（21）的电缆通过牵引拖链（26）与地面上电源连接，所述电动机和液压泵总成（21）上的液压泵为所述作业装置（20）的所述动臂油缸（204）、所述转斗油缸（202）提供静液压动力，从而实现所述作业装置（20）的铲装作业；所述上台车基体（23）的车轮与铁轨构成轮轨，通过所述变频电动机(32)、变速箱(33)、滚珠丝杠(34)、传力滑车(38)、上下台车连接座(4)传动动力，从而实现所述上台车（2）的水平运动。

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