CN112213200A - 一种移动式防护装置强度试验装置及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种移动式防护装置强度试验装置，包括压垮装置、侧部加载装置、地平导轨和电气测控柜，所述压垮装置用于检测样机顶部强度，所述侧部加载装置用于检样机侧部强度，所述电气测控柜用于控制压垮装置和侧部加载装置对样机实施压力，所述压垮装置和侧部加载装置与地平导轨连接；本发明通过设置调节链条与行车吊绳的配合不仅可以自动检测各种小、中、大型拖拉机防护装置，而且满足拖拉机防护装置试验检测认证的要求，为我国拖拉机产品和试验技术水平的提高发挥重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式防护装置强度试验装置及控制系统，属于碰撞检测技术领域。
背景技术
由于拖拉机的作业环境和条件的特殊性，其具有作业环境复杂、项目繁多、工作条件恶劣、劳动强度大等特点。随着拖拉机用途的日益扩大，拖拉机操作员的工作越来越繁重复杂。拖拉机在行驶的过程中，如果路况不佳，就有可能发生翻车事故。当拖拉机所行驶在的地面状况越槽糕，速度越高，转弯半径越小，行驶时间越长，则发生翻车事故的可能性就越大。拖拉机防护装置在发生翻车事故时，在与地面接触的瞬间会受到一个很大的冲击载荷作用，在该冲击载荷的作用下防护装置将会遭受严重的损坏，造成严重的人员伤亡事故。
目前国内外对拖拉机防护装置的研究主要集中在拖拉机发生翻车时的动态特性和防护装置强度试验方法等方面，更需要一种成本低，可靠性高，安全性高，测试方便，体积小的检测拖拉机防护装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动式防护装置强度试验装置及控制系统，以解决现有技术中成本低，可靠性高，安全性高，测试方便，体积小的检测拖拉机防护装置缺陷。
一种移动式防护装置强度试验装置，包括压垮装置、侧部加载装置、地平导轨和电气测控柜，所述压垮装置用于检测样机顶部强度，所述侧部加载装置用于检样机侧部强度，所述电气测控柜用于控制压垮装置和侧部加载装置对样机实施压力，所述压垮装置和侧部加载装置与地平导轨连接。
进一步的，所述压垮装置包括压垮横梁，所述压垮横梁顶部设有行车吊绳，底部两端通过调节链条连接有压垮油缸，所述压垮油缸通过油缸底座连接，所述压垮横梁设有用于固定样机的压垮夹具。
进一步的，所述压垮装置还包括后桥夹具体，所述后桥夹具体设在油缸底座之间，用于固定样机底部。
进一步的，所述压垮油缸设有拉力传感器；所述拉力传感器设于压垮油缸的输出端。
进一步的，所述侧部加载装置包括立柱、水平加载油缸、X轴电机、Y轴电机和电葫芦，所述水平加载油缸的一端通过钢丝绳与电葫芦连接，另一端与X轴电机铰接，所述Y轴电机通过传动轴与X轴电机连接，所述水平加载油缸连接有油泵电机，所述油泵电机连接有液压站。
进一步的，所述水平加载油缸设有倾角传感器、压力传感器和位移传感器；
所述位移传感器设在水平加载油缸上，所述倾角传感器设在水平加载油缸与X轴电机铰接处的一端，所述压力传感器设于水平加载油缸的输出端。
进一步的，所述水平加载油缸设有拉力传感器 、压力传感器 、倾角传感器和位移传感器。
进一步的，所述立柱的顶部设有吊耳。
进一步的，所述系统包括：
数据采集模块：用于采集样机测试数据并发送至数据处理模块；
数据处理模块：用于处理数据采集模块发送的数据；
液压控制模块：用于控制压垮油缸和水平加载油缸。
进一步的，所述数据采集模块为PCI数据采集卡。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过设置调节链条与行车吊绳的配合不仅可以自动检测各种小、中、大型拖拉机防护装置，而且满足拖拉机防护装置试验检测认证的要求，为我国拖拉机产品和试验技术水平的提高发挥重要作用；
本发明通过压垮装置通过行车吊绳的运动可以改变压垮装置的位置，侧部加载装置通过吊装可以移动整体的位置，从而使整个试验装置可以改变移动位置，提高便利性。
附图说明
图1是本发明防护装置强度试验结构示意图；
图2是本发明液压加载系统工作原理图；
图3是本发明测控系统整体组成图；
图4是本发明电气控制系统原理图；
图5是本发明电气测控柜布局图。
图中：1、电气测控柜；2、外部显示器；3、压垮油缸；4、调节链条；5、后桥夹具体；6、样机；7、压垮横梁；8、压垮夹具；9、行车吊绳；10、油缸底座；11、拉力传感器；12、压力传感器；13、水平加载油缸；14、位移传感器；15、钢丝绳；16、电葫芦；17、倾角传感器；18、Y轴电机；19、吊耳；20、立柱；21、X轴电机；22、无线接收器；23、电机驱动控制柜；24、油泵电机；25、液压站；26、底座 ；27、地平导轨。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图4所示，公开了一种移动式防护装置强度试验装置，包括压垮装置、侧部加载装置、地平导轨27和电气测控柜1，所述压垮装置用于检测样机6顶部强度，所述侧部加载装置用于检测样机6侧部强度，所述电气测控柜用于控制压垮装置和侧部加载装置对样机6实施压力，所述压垮装置和侧部加载装置与地平导轨27连接；为了便于拆装，底座26与地平导轨27通过螺栓进行固定连接。
在本实施例中，所述压垮装置包括压垮横梁7，所述压垮横梁7顶部设有行车吊绳9，底部两端通过调节链条4连接有压垮油缸3，所述压垮油缸3通过油缸底座10连接，所述压垮横梁7设有用于固定样机6的压垮夹具8。
在本实施例中，所述压垮装置还包括后桥夹具体5，所述后桥夹具体5设在油缸底座10之间，用于固定样机6底部。
所述压垮油缸3设有拉力传感器11；所述拉力传感器11设于压垮油缸3的输出端；作用是检测压垮油缸3通过调节链条4对样机6顶部施加的压力；
具体的来说，检测原理：进行垂直压垮试验时，应能实时检测ROPS所受的压垮力，由于垂直压垮油缸加载时属于回程状态，其传感器表现为受拉，即用拉力表示。本文选用中国航天空气动力技术研究所BK-1B型拉力传感器，工作原理与上述压力传感器相似，此处不再赘述。
传感器结构及安装：拉力传感器11结构与下述压力传感器12相似，安装于ROPS两侧垂直压垮液压缸活塞杆末端，二者通过螺纹进行连接，由于不同量程的传感器，其两端的接口螺纹有所不同，因此选用不同规格的过渡件和Y型连接件，Y型件上对称开有两孔，以满足与其他构件进行连接，同时为了便于Y型连接件能与连接压垮横梁的柔性调节链条连接，特设计了开有孔的U型连接件。为了提高传感器的使用寿命且保证测量的精度，其安装方向应与水平加载油缸13保持轴线重合并紧固连接。
在本实施例中，所述侧部加载装置包括立柱20、水平加载油缸13、X轴电机21、Y轴电机18和电葫芦16，所述水平加载油缸13的一端通过钢丝绳15与电葫芦16连接，另一端与X轴电机21铰接，所述Y轴电机18通过传动轴与X轴电机21连接，所述水平加载油缸13连接有油泵电机24，为了实现测试不同尺寸的拖拉机ROPS，在垂直加载梁上分别设置有X、Y轴调节装置，并在其末端分别安装有相应电机，电机将其自身的旋转运动通过丝杠螺母结构转化为直线运动，从而实现液压油缸上下和左右方向的移动；
所述油泵电机连接有液压站25；液压站25安装于底座26上，既能节约空间，又以降低整个装置的重心，增强整个装置的稳定性。
在本实施例中，所述水平加载油缸13设有倾角传感器17、压力传感器12和位移传感器14；
所述位移传感器14设在水平加载油缸13上，作用是检测水平加载油缸13向样机6侧部移动的距离，所述倾角传感器17设在水平加载油缸13与X轴电机21铰接处的一端，作用是检测水平加载油缸13的倾角；所述压力传感器12设于水平加载油缸13的输出端作用为检测水平加载油缸13向样机6施加的压力；为了能够调节和监测水平液压缸的水平角度，电动葫芦安装于垂直加载横梁顶部末端，倾角传感器并联于油缸表面，电葫芦钢丝绳与水平加载油缸垂直连接，可以通过控制电动葫芦，精确实现水平液压加载油缸的水平倾角调节。
具体工作原理及安装方式为：根据试验规定，当水平加载试验时，应能实时计算ROPS受载后所吸收能量，并以能量衡量ROPS是否达到受载标准的要求。为了计算ROPS所吸收的能量，应实时获取ROPS所受载荷及其水平变形量（及水平位移）。KTC拉杆式直线位移传感器，是一种绝对式位置传感器，可对位移和长度进行直接测量，本系统选用的是深圳市顺扬精工电子科技有限公司提供的KTC型通用拉杆式直线位移传感器。其工作量程为0~800mm，激励电压为直流24V，响应电压为直流0~10V，独立线性率为±0.05%mm。通过对输出的模拟信号放大，滤波，转换后得出当前ROPS水平变形量。
位移传感器14结构及安装：位移传感器14与水平加载油缸13并行连接，为了保证测量精度，其安装方向应与水平加载油缸13保持轴向平行，且拉杆末端与水平加载油缸13连接部分采用鱼眼轴承连接，以减小加载过程中油缸活塞杆微小震动造成的误差。位移传感器14单面有安装槽，方便在安装时将导电材料面朝下，避免传感器内部有微小杂物颗粒存在而影响传感器的测量精度和使用寿命；
压力传感器12的工作原理及安装方式：水平加载试验时，为了能实时检测出ROPS的受载荷情况，进而用于ROPS吸收能量的计算。本文选用的是中国航天空气动力技术研究所BK-1B型压力传感器，该传感器内置放大电路和滤波电路，为了实现对不同类型的ROPS进行检测且同时满足试验精度的要求，本系统配置不同量程的压力传感器，量程分别为0~10t、0~15t、0~25t三种类型，激励电压均为直流24V，响应电压为直流0~10V，独立线性率为±0.1%FS。通过对输出的模拟信号放大，滤波，转换后得出当前ROPS水平受载荷的大小。
压力传感器12采用的是圆柱空心式结构，主要由数据线、电源线、信号接口、变送器等组成。传感器安装于水平液压加载油缸活塞杆末端，两者通过螺纹连接，由于不同量程的传感器，其两端的接口螺纹有所不同，因此选用不同规格的过渡件和十字双头螺柱，以满足试验要求。为了提高传感器的使用寿命且保证测量的精度，其安装方向应与水平加载油缸保持轴线重合并紧固连接。
检测原理：根据相关试验标准要求，进行水平加载试验时应尽量保证水平加载油缸相对于地面处于水平状态，角度为±2°范围内[8]。其传统做法是试验人员利用水平尺进行人工测量，导致低效、危险且误差大。因此，于水平加载油缸上安装倾角传感器，以实时监测油缸姿态，可进一步提高试验效率和减小误差。本文选用的是深圳市瑞芬科技有限公司提供的SCA110T型电压输出式单轴倾角传感器，激励电压为直流10V，响应电压为直流0~5V，分辨率为0.01°，通过对输出的模拟信号放大，滤波，转换之后得出当前水平加载油缸的角度。
传感器结构及安装：倾角传感器17平行安装于油缸轴向方向，并联于油缸表面。安装时保持传感器安装面与油缸切面的水平垫块贴合，若安装面出现不平或油缸轴线与传感器轴线不平行，容易造成传感器测量夹角误差。
在本实施例中，所述立柱20的顶部设有吊耳19，侧部设有爬梯，便于装置的安装、检修和移动。
所述系统包括：
数据采集模块：用于采集样机6测试数据并发送至数据处理模块；本系统中采集模块涉及位移、压力、拉力1、拉力2和倾角传感器的模拟信号，传感器的输出信号线接入ADAM-3968端子模块经PCI总线输入采集卡中。
数据处理模块：用于处理数据采集模块发送的数据；本系统中数据处理模块可将位移、压力、拉力1、拉力2和倾角传感器采集的数据进行平滑滤波处理，使得采集的试验数据更加稳定可靠。
液压控制模块：用于控制水平加载油缸和垂直压垮油缸。所控制的水平加载油缸和垂直压垮油缸分别用于对样机6进行水平侧向、纵向和垂直方向的静态加载。
所述数据采集模块为PCI数据采集卡。数据采集卡采用PCI1716（PCI1716L）。
如图2所示，本实施例中液压系统的具体实施方式为：水平加载控制:开始水平加载试验时，液压电机5启动，油液经过吸油过滤器3进入液压油泵4，泵输出的液压油流经板式单向阀8通过两位三通电磁换向阀12右位，然后再通过三位四通电磁换向阀16右位，经叠加液控单向阀17进入推试油缸20的无杆腔，活塞杆向右运动完成快进运动。当活塞杆碰到拖拉机防护装置时，泵输出的液压油流经板式单向阀8通过两位三通电磁换向阀12左位，然后进入调速阀13出来再通过三位四通电磁换向阀16右位，经叠加液控单向阀17进入推试油缸20的无杆腔，活塞杆继续向右运动完成工进运动，即水平加载运动加载完成后，泵输出的液压油流经板式单向阀8通过两位三通电磁换向阀12右位，然后再通过三位四通电磁换向阀16左位，经叠加液控单向阀17进入推试油缸20的有杆腔，活塞杆向左运动完成快退运动。
压垮加载控制:开始压垮加载试验时，液压电机5启动，油液经过吸油过滤器3进入液压油泵4，泵输出的液压油流经板式单向阀通过两位三通电磁换向阀11右位，然后再通过三位四通电磁换向阀15左位，经叠加液控单向阀18进入拉垮油缸19、20的有杆腔，活塞杆向下运动完成快进运动。当活塞杆碰到拖拉机防护装置时，泵输出的液压油流经板式单向阀8通过两位三通电磁换向阀1左位，然后进入调试阀14出来再通过三位四通电磁换向阀15左位，经叠加液控单向阀18进入拉垮油缸19、20的有杆腔，活塞杆继续向下运动完成工进运动，即压垮加载运动。加载完成后，泵输出的液压油流经板式单向阀8通过两位三通电磁换向阀11右位，然后再通过三位四通电磁换向阀15右位，经叠加液控单向阀18进入拉垮油缸19、20的无杆腔，活塞杆向上运动完成快退运动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，包括压垮装置、侧部加载装置、地平导轨和电气测控柜，所述压垮装置用于检测样机顶部强度，所述侧部加载装置用于检样机侧部强度，所述电气测控柜用于控制压垮装置和侧部加载装置对样机实施压力，所述压垮装置和侧部加载装置与地平导轨连接。
2.根据权利要求1所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述压垮装置包括压垮横梁，所述压垮横梁顶部设有行车吊绳，底部两端通过调节链条连接有压垮油缸，所述压垮油缸通过油缸底座连接，所述压垮横梁设有用于固定样机的压垮夹具。
3.根据权利要求2所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述压垮装置还包括后桥夹具体，所述后桥夹具体设在油缸底座之间，用于固定样机底部。
4.根据权利要求2所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述压垮油缸设有拉力传感器；所述拉力传感器设于压垮油缸的输出端。
5.根据权利要求1所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述侧部加载装置包括立柱、水平加载油缸、X轴电机、Y轴电机和电葫芦，所述水平加载油缸的一端通过钢丝绳与电葫芦连接，另一端与X轴电机铰接，所述Y轴电机通过传动轴与X轴电机连接，所述水平加载油缸连接有油泵电机，所述油泵电机连接有液压站。
6.根据权利要求5所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述水平加载油缸设有倾角传感器、压力传感器和位移传感器；
所述位移传感器设在水平加载油缸上，所述倾角传感器设在水平加载油缸与X轴电机铰接处的一端，所述压力传感器设于水平加载油缸的输出端。
7. 根据权利要求5所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述立柱的顶部设有吊耳。
8.一种移动式防护装置强度试验控制系统，其特征在于，所述系统包括
数据采集模块：用于采集样机测试数据并发送至数据处理模块；
数据处理模块：用于处理数据采集模块发送的数据；
液压控制模块：用于控制压垮油缸和水平加载油缸。
9.根据权利要求7所述的移动式防护装置强度试验装置，其特征在于，所述数据采集模块为PCI数据采集卡。
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| 卞兆娟 等: "一种农业机械安全驾驶室静压强度试验台的设计", 江苏农机化, no. 3, 31 December 2019 (2019-12-31), pages 12 - 16 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114018717A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-08 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种煤矿井下车辆rops驾驶室检测测试方法 |
| CN114018717B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-08-11 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种煤矿井下车辆rops驾驶室检测测试方法 |
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