CN114813181A - 液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备及方法。其技术方案是调整试验铲斗的切削刃板角度,测试在挖掘过程中工作装置的油缸压力及位移,进而计算出挖掘过程所做的功,用所做的功评价切削刃板挖掘阻力。本发明具有对比直接的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备及方法,属于液压挖掘机试验技术领域。
背景技术
液压挖掘机是土石方作业的主要工具,最大挖掘力是评价挖掘机性能的主要参数,但是对于工作装置尺寸不同最大挖掘力相同的挖掘机在实际操作过程中的挖掘体验却几乎没有相同的感受。铲斗斗底切削刃板是铲斗的主要部件之一,不同参数的工作装置在挖掘过程中斗底切削刃板切削轨迹不同,不合理的切削刃板角度设计将增大挖掘阻力。通常操作手对整机进行操作评价,很难直接对切削刃板的挖掘阻力进行评价,而且,每种机型配置大量的试验铲斗显然也不合理。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷,目的是提供一种液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备及试验方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
本发明公开了一种液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,包括多个位移传感器、多个压力传感器、摄像头和试验铲斗;多个位移传感器分别安装于铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸,用于检测铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸输出位移;多个压力传感器分别安装于铲斗油缸大小腔、斗杆油缸大小腔和动臂油缸大小腔,用于检测铲斗油缸大小腔压力、斗杆油缸大小腔压力和动臂油缸大小腔压力;摄像头安装于驾驶室前方,用于观测挖掘区域;试验铲斗用于替换液压挖掘机原有铲斗。
进一步的方案:所述试验铲斗包括顶板、左耳板、右耳板、左侧板、右侧板、固定螺栓和切削刃板;顶板为一块矩形平板;左耳板、右耳板分别固定在所述顶板上表面,平行于顶板侧边且关于顶板中心平面对称;左侧板、右侧板分别固定在顶板左右两侧,平行于左、右耳板且关于顶板中心平面对称;固定螺栓连接在所述左侧板和右侧板之间,处于左、右侧板底部且靠近外侧面处;切削刃板连接在所述左侧板和右侧板之间,且能够在左、右侧板中进行角度调节。
进一步的方案:位于所述左侧板和右侧板的斗尖部位分别向内设有一个同轴布置的U型槽;以所述U型槽为圆心在左侧板和右侧板上各开有一个同轴布置的弧形孔。
进一步的方案:所述切削刃板由矩形板、上部销轴和下部销轴构成;在所述矩形板上部设置有上部销轴,在所述矩形板下部设置有下部销轴;所述上部销轴分别安装于左侧板和右侧板的弧形孔内,并用螺栓固定;所述下部销轴分别安装于左侧板和右侧板的U型槽内,并用螺栓固定。
进一步的方案:所述左侧板和右侧板底部且靠近外侧面处各设有一个同轴布置的通孔,所述固定螺栓穿过两个通孔后通过螺栓固定。
进一步的方案:所述多个位移传感器包括位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ和位移传感器Ⅲ;位移传感器Ⅰ安装于铲斗油缸,用于检测铲斗油缸输出位移;位移传感器Ⅱ安装于斗杆油缸,用于检测斗杆油缸输出位移;位移传感器Ⅲ安装于动臂油缸,用于检测动臂油缸输出位移。
进一步的方案:所述多个压力传感器包括压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ、压力传感器Ⅳ、压力传感器Ⅴ和压力传感器Ⅵ;压力传感器Ⅰ安装于铲斗油缸大腔,用于检测铲斗油缸大腔压力;压力传感器Ⅱ安装于铲斗油缸小腔,用于检测铲斗油缸小腔压力;压力传感器Ⅲ安装于斗杆油缸大腔,用于检测斗杆油缸大腔压力;压力传感器Ⅳ安装于斗杆油缸小腔,用于检测斗杆油缸小腔压力;压力传感器Ⅴ安装于动臂油缸大腔,用于检测动臂油缸大腔压力;压力传感器Ⅵ安装于动臂油缸小腔,用于检测动臂油缸小腔压力。
本发明还公开了一种基于上述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备的试验方法:
测试时,首先确定挖掘面离地高度,调整切削刃板的角度,然后,熟练的操作手按照正常操作手法挖掘规定区域。
挖掘过程记录各个传感器数据,根据视频截取工作装置上的压力传感器和位移传感器在挖掘过程中的数据。
挖掘过程中所做的功为:
w=∫F1dx1+∫F2dx2+∫F3dx3
式中:W为挖掘过程中工作装置做功总和;
F1为铲斗油缸输出作用力,由铲斗油缸大小腔压力和铲斗油缸缸径参数计算得到;
X1为铲斗油缸输出位移;
F2为斗杆油缸输出作用力,由斗杆油缸大小腔压力和斗杆油缸缸径参数计算得到;
X2为斗杆油缸输出位移;
F3为动臂油缸输出作用力,由动臂油缸大小腔压力和动臂油缸缸径参数计算得到;
X3为动臂油缸输出位移。
在同一位置和同一姿态下调整切削刃板的角度,对比挖掘过程所做的功,得到最有利的切削刃板角度。
进一步的方案:F1=(P1×S1-P2×S2)×N1,其中P1为铲斗油缸大腔压力,S1为铲斗油缸大腔活塞作用面积;P2为铲斗油缸小腔压力,S2为铲斗油缸小腔活塞作用面积;N1为铲斗油缸数量。
进一步的方案:F2=(P3×S3-P4×S4)×N2,其中P3为斗杆油缸大腔压力,S3为斗杆油缸大腔活塞作用面积;P4为斗杆油缸小腔压力,S4为斗杆油缸小腔活塞作用面积;N2为斗杆油缸数量。
进一步的方案:F3=(P5×S5-P6×S6)×N3,其中P5为动臂油缸大腔压力,S5为动臂油缸大腔活塞作用面积;P6为动臂油缸小腔压力,S6为动臂油缸小腔活塞作用面积;N3为动臂油缸数量。
本发明有益效果:
由于采用上述方案,在测试过程中调整切削刃板的角度,对比不同角度下挖掘过程所做的功,得到最有利的切削刃板角度,因此本发明具有对比直接的特点。
附图说明
附图作为本发明的一部分,用来提供对本发明的进一步的理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但不构成对本发明的不当限定。显然,下面描述中的附图仅仅是一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
在附图中:
图1为本发明的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备实际应用示意图;
图2为发明的试验铲斗结构图;
图3为发明的切削刃板结构图;
图4为发明的侧板结构图。
图中:1、位移传感器Ⅰ,2、压力传感器Ⅰ,3、压力传感器Ⅱ,4、位移传感器Ⅱ,5、压力传感器Ⅲ,6、压力传感器Ⅳ,7、摄像头,8、液压挖掘机,9、压力传感器Ⅴ,10、压力传感器Ⅵ,11、位移传感器Ⅲ,12、试验铲斗,13、固定螺栓,14、切削刃板,15、左侧板,16、顶板,17、左耳板,18、右耳板,19、右侧板,20、上部销轴、21、矩形板,22、下部销轴。
需要说明的是,这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示,一种液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,包括位移传感器Ⅰ1、压力传感器Ⅰ2、压力传感器Ⅱ3、位移传感器Ⅱ4、压力传感器Ⅲ5、压力传感器Ⅳ6、摄像头7、液压挖掘机8、压力传感器Ⅴ9、压力传感器Ⅵ10、位移传感器Ⅲ11、试验铲斗12。
位移传感器Ⅰ1安装于铲斗油缸,用于检测铲斗油缸输出位移;压力传感器Ⅰ2安装于铲斗油缸大腔,用于检测铲斗油缸大腔压力;压力传感器Ⅱ3安装于铲斗油缸小腔,用于检测铲斗油缸小腔压力;位移传感器Ⅱ4安装于斗杆油缸,用于检测斗杆油缸输出位移;压力传感器Ⅲ5安装于斗杆油缸大腔,用于检测斗杆油缸大腔压力;压力传感器Ⅳ6安装于斗杆油缸小腔,用于检测斗杆油缸小腔压力;摄像头7安装于驾驶室前方,用于观测挖掘区域;位移传感器Ⅲ11安装于动臂油缸,用于检测动臂油缸输出位移;压力传感器Ⅴ9安装于动臂油缸大腔,用于检测动臂油缸大腔压力;压力传感器Ⅵ10安装于动臂油缸小腔,用于检测动臂油缸小腔压力;试验铲斗12用于替换液压挖掘机8原有铲斗。
如图2所示,试验铲斗12由固定螺栓13、切削刃板14、左侧板15、顶板16、左耳板17、右耳板18、右侧板19。顶板16为矩形,左耳板17和右耳板18焊接在顶板16上表面,平行于长度方向且关于顶板16中心平面对称;左侧板15和右侧板19焊接在顶板16左右两侧,且关于顶板16中心平面对称;固定螺栓13以螺栓连接方式连接左侧板15和右侧板19。切削刃板14上部销轴20分别安装于左侧板15和右侧板19的弧形孔内,并用螺栓固定,切削刃板14下部销轴22分别安装于左侧板15和右侧板19的U型槽内,并用螺栓固定。
如图4所示,左侧板15和右侧板19形状相同,在斗尖部位向内开设有U型槽;以U型槽为圆心在侧板上开有弧形孔。
如图3所示,切削刃板14为由矩形板21、上部销轴20和下部销轴22构成。在矩形板21上部设置有上部销轴20,在矩形板21下部设置有下部销轴22。
以下给出上述液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备的试验方法:
测试时,首先确定挖掘面离地高度,调整切削刃板14的角度,然后,熟练的操作手按照正常操作手法挖掘规定区域。挖掘过程记录各个传感器数据,根据视频截取工作装置上的压力传感器和位移传感器在挖掘过程中的数据。
挖掘过程中所做的功为:
w=∫F1dx1+∫F2dx2+∫F3dx3
式中:W为挖掘过程中工作装置做功总和;
F1为铲斗油缸输出作用力,其大小为F1=(P1×S1-P2×S2)×N1,其中P1为铲斗油缸大腔压力,S1为铲斗油缸大腔活塞作用面积;P2为铲斗油缸小腔压力,S2为铲斗油缸小腔活塞作用面积;N1为铲斗油缸数量;
X1为铲斗油缸输出位移;
F2为斗杆油缸输出作用力,其大小为F2=(P3×S3-P4×S4)×N2,其中P3为斗杆油缸大腔压力,S3为斗杆油缸大腔活塞作用面积;P4为斗杆油缸小腔压力,S4为斗杆油缸小腔活塞作用面积;N2为斗杆油缸数量;
X2为斗杆油缸输出位移;
F3为动臂油缸输出作用力,其大小为F3=(P5×S5-P6×S6)×N3,其中P5为动臂油缸大腔压力,S5为动臂油缸大腔活塞作用面积;P6为动臂油缸小腔压力,S6为动臂油缸小腔活塞作用面积;N3为动臂油缸数量;
X3为动臂油缸输出位移。
在同一位置和同一姿态下调整切削刃板14的角度,对比挖掘过程所做的功,得到最有利的切削刃板角度。
由于采用上述方案,在测试过程中调整切削刃板的角度,对比不同角度下挖掘过程所做的功,得到最有利的切削刃板角度,因此本发明具有对比直接的特点。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的实施例中,本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本申请所要解决的技术问题,以组合的方式来使用。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于,包括:
多个位移传感器,分别安装于铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸,用于检测铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸输出位移;
多个压力传感器,分别安装于铲斗油缸大小腔、斗杆油缸大小腔和动臂油缸大小腔,用于检测铲斗油缸大小腔压力、斗杆油缸大小腔压力和动臂油缸大小腔压力;
摄像头,安装于驾驶室前方,用于观测挖掘区域;
试验铲斗,用于替换液压挖掘机原有铲斗。
2.根据权利要求1所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于,所述试验铲斗包括:
顶板,其为一块矩形平板;
左耳板、右耳板,分别固定在所述顶板上表面,平行于顶板侧边且关于顶板中心平面对称;
左侧板、右侧板,分别固定在顶板左右两侧,平行于左、右耳板且关于顶板中心平面对称;
固定螺栓,其连接在所述左侧板和右侧板之间,处于左、右侧板底部且靠近外侧面处;
切削刃板,其连接在所述左侧板和右侧板之间,且能够在左、右侧板中进行角度调节。
3.根据权利要求2所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于:
位于所述左侧板和右侧板的斗尖部位分别向内设有一个同轴布置的U型槽;
以所述U型槽为圆心在左侧板和右侧板上各开有一个同轴布置的弧形孔。
4.根据权利要求3所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于:
所述切削刃板由矩形板、上部销轴和下部销轴构成;
在所述矩形板上部设置有上部销轴,在所述矩形板下部设置有下部销轴;
所述上部销轴分别安装于左侧板和右侧板的弧形孔内,并用螺栓固定;
所述下部销轴分别安装于左侧板和右侧板的U型槽内,并用螺栓固定。
5.根据权利要求2所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于:
所述左侧板和右侧板底部且靠近外侧面处各设有一个同轴布置的通孔,所述固定螺栓穿过两个通孔后通过螺栓固定。
6.根据权利要求1所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于,所述多个位移传感器包括:
位移传感器Ⅰ,安装于铲斗油缸,用于检测铲斗油缸输出位移;
位移传感器Ⅱ,安装于斗杆油缸,用于检测斗杆油缸输出位移;
位移传感器Ⅲ,安装于动臂油缸,用于检测动臂油缸输出位移。
7.根据权利要求1所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验装备,其特征在于,所述多个压力传感器包括:
压力传感器Ⅰ,安装于铲斗油缸大腔,用于检测铲斗油缸大腔压力;
压力传感器Ⅱ,安装于铲斗油缸小腔,用于检测铲斗油缸小腔压力;
压力传感器Ⅲ,安装于斗杆油缸大腔,用于检测斗杆油缸大腔压力;
压力传感器Ⅳ,安装于斗杆油缸小腔,用于检测斗杆油缸小腔压力;
压力传感器Ⅴ,安装于动臂油缸大腔,用于检测动臂油缸大腔压力;
压力传感器Ⅵ,安装于动臂油缸小腔,用于检测动臂油缸小腔压力。
8.液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验方法,其特征在于:
通过多个位移传感器检测铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸输出位移;
通过多个压力传感器检测铲斗油缸大小腔压力、斗杆油缸大小腔压力和动臂油缸大小腔压力;
通过摄像头用于观测挖掘区域;
通过试验铲斗用于替换液压挖掘机原有铲斗,在试验铲斗中安装有角度可调的切削刃板;
测试时,首先确定挖掘面离地高度,调整切削刃板的角度,然后,操作手按照正常操作手法挖掘规定区域;挖掘过程记录各个传感器数据,根据视频截取工作装置上的压力传感器和位移传感器在挖掘过程中的数据;
在同一位置和同一姿态下调整切削刃板的角度,对比挖掘过程所做的功,得到最有利的切削刃板角度。
9.根据权利要求8所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验方法,其特征在于:
挖掘过程中所做的功为:
w=∫F1dx1+∫F2dx2+∫F3dx3
式中:W为挖掘过程中工作装置做功总和;
F1为铲斗油缸输出作用力,由铲斗油缸大小腔压力和铲斗油缸缸径参数计算得到;
X1为铲斗油缸输出位移;
F2为斗杆油缸输出作用力,由斗杆油缸大小腔压力和斗杆油缸缸径参数计算得到;
X2为斗杆油缸输出位移;
F3为动臂油缸输出作用力,由动臂油缸大小腔压力和动臂油缸缸径参数计算得到;
X3为动臂油缸输出位移。
10.根据权利要求9所述的液压挖掘机铲斗切削刃板挖掘阻力评价试验方法,其特征在于:
F1=(P1×S1-P2×S2)×N1,其中P1为铲斗油缸大腔压力,S1为铲斗油缸大腔活塞作用面积;P2为铲斗油缸小腔压力,S2为铲斗油缸小腔活塞作用面积;N1为铲斗油缸数量;
F2=(P3×S3-P4×S4)×N2,其中P3为斗杆油缸大腔压力,S3为斗杆油缸大腔活塞作用面积;P4为斗杆油缸小腔压力,S4为斗杆油缸小腔活塞作用面积;N2为斗杆油缸数量;
F3=(P5×S5-P6×S6)×N3,其中P5为动臂油缸大腔压力,S5为动臂油缸大腔活塞作用面积;P6为动臂油缸小腔压力,S6为动臂油缸小腔活塞作用面积;N3为动臂油缸数量。
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