CN115979822A

CN115979822A - 一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台及自动定位方法

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Publication number: CN115979822A
Application number: CN202211420032.8A
Authority: CN
Inventors: 宋涛; 于林; 张凡; 闫飞; 任志杰; 马联伟; 朱天龙; 张洮; 赵鑫; 靳永亮
Original assignee: China Coal Research Institute CCRI; Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group; Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd
Current assignee: China Coal Research Institute CCRI; Taiyuan Institute of China Coal Technology and Engineering Group; Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co Ltd
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2023-04-18

Abstract

本发明属于工程车辆安全检测技术领域，具体是一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台及自动定位方法。包括试验台架，试验台架内放置待检测驾驶室骨架；试验台架上侧设置有可以调节水平方向位置的垂向定位装置，试验台架前侧以及右侧设置有可以调节竖向位置的侧向定位装置，垂向定位装置以及侧向定位装置上均安装加载油缸，加载油缸对待检测驾驶室骨架提供加载力。本发明采用拉绳位移传感器进行定位，不需要依靠辅助操作人员进行实时观测。采用本发明可以单人定位抗挤压保护结构载荷作用点，本发明效率高且精准度准。

Description

一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台及自动定位方法

技术领域

本发明属于工程车辆安全检测技术领域，具体是一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台及自动定位方法。

背景技术

工程运输车辆由于工作环境恶劣，装载后重心高的原因常发生侧翻事故，对驾驶人员人身安全造成威胁，因此需要在驾驶室外安装翻滚保护结构（ROPS）在翻车事故发生时对运输车司机提供保护，煤矿井下ROPS通常是驾驶室骨架，作为驾驶室的一部分。因此其驾驶室强度需要进行严苛的检测，以保证其在翻车事故可以对运输车司机提供足够的安全保障能力。

目前工程车辆驾驶室强度的检测方式主要是采取实验室内模拟检测的方式进行的，通过对驾驶室侧向、垂向和纵向三个方向进行加载测试，判断其是否满足强度要求。

但是，目前，关于加载试验开始时载荷作用点的定位是依靠肉眼进行观测，观测人员待载荷作用器移动到指定位置时，把信号反馈给操作人员以锁定载荷作用点。效率低下且精准度差，因此需要一种可以自动定位载荷作用点，自动停止载荷作用器移动的试验台。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台及自动定位方法。

本发明采取以下技术方案：一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台，包括试验台架，试验台架内放置待检测驾驶室骨架；试验台架上侧设置有可以调节水平方向位置的垂向定位装置，试验台架前侧以及右侧设置有可以调节竖向位置的侧向定位装置，垂向定位装置以及侧向定位装置上均安装加载油缸，加载油缸对待检测驾驶室骨架提供加载力。

所述垂向定位装置包括用于安装加载油缸的加载油缸座，加载油缸座固定在滚珠丝杠滑块上，滚珠丝杠滑块设置在滚珠丝杠II上并可以沿滚珠丝杠II滑动，滚珠丝杠II由横向伺服电机II驱动，滚珠丝杠II两端为可移动梁，可移动梁上设置有滚珠丝杠滑块，滚珠丝杠滑块沿滚珠丝杠I滑动，两根滚珠丝杠I通过滚珠丝杠支撑对称架设在试验台架顶部两侧，滚珠丝杠I由纵向伺服电机I驱动。

所述滚珠丝杠滑块上设置有横向拉绳位移传感器I，所述可移动梁设置有纵向拉绳位移传感器I。

侧向定位装置包括设置在两侧的侧向立柱，侧向立柱上安装有可以上下沿其上下移动的横梁导向座，侧向立柱上还固定有侧向电机支架；两侧的横梁导向座之间设置有可移动侧梁，可移动侧梁上套有油缸座，油缸座上安装有侧梁滚珠丝杠座，侧梁滚珠丝杠座上穿有侧梁滚珠丝杠，侧梁滚珠丝杠与可移动侧梁水平方向上平行设置，侧梁滚珠丝杠端部与固定在侧梁电机支架上的侧梁电机驱动；所述侧向电机支架上安装有电机，电机驱动侧向滚珠丝杠，侧向滚珠丝杠竖直方向上设置，所述横梁导向座与丝杠螺母固定，侧向滚珠丝杠穿设于丝杠螺母中；所述滚珠丝杠滑块上设置有横向拉绳位移传感器II，所述可移动梁设置有纵向拉绳位移传感器II。

还包括翻滚保护结构固定装置，其与抗挤压试验台立柱整体相连。

还包括液压加载系统，包括污染指示过滤器、节流阀、变量柱塞泵、电机III、压力检测器、压力表、三位四通电磁换向阀、可调式节流阀、单向阀、液控单向阀、侧向液压油缸、溢流阀、温度计、液位计、油箱、垂向液压油缸以及纵向液压油缸，侧向液压油缸、垂向液压油缸以及纵向液压油缸的进、出油口分别依次通过液控单向阀和单向阀与三位四通电磁换向阀连通，单向阀上并联有可调式节流阀；三位四通电磁换向阀的进油口依次通过变量柱塞泵、污染指示过滤器、节流阀与油箱连接，变量柱塞泵由电机III驱动，三位四通电磁换向阀的进油口出连接有压力检测器和压力表，三位四通电磁换向阀的回油口通过溢流阀与油箱连接，油箱上设置有温度计和液位计。

还包括自动控制系统，自动控制系统分别与加载油缸和液压加载系统相连，并控制其工作状态。

一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台的自动定位方法，包括以下步骤，

S100：固定抗挤压保护结构，测量载荷作用点与试验台的相对位置，在自动控制系统中输入载荷作用点位置；

S200：接通电源，自动控制系统初始化，此时X、Y、Z三个平面的定位装置处于原点位置；被测试件大小形状各不相同，三个方向均以滚珠丝杠螺母能达到的做极限位置和下极限位置为原点；载荷作用点相对位置根据安装情况人工测定；

S300：纵向伺服电机带动滚珠丝杠工作，驱动油缸作动器整体在纵向移动；

S400：纵向拉绳位移传感器I和纵向拉绳位移传感器II工作，到达预设位置后控制纵向伺服电机停止工作；

S500：横向伺服电机带动滚珠丝杠工作，驱动加载油缸整体在横向移动；

S600：横向拉绳位移传感器I和横向拉绳位移传感器II工作，到达预设位置后控制横向伺服电机停止工作；

S700：加载油缸到达指定位置后，自动控制系统控制液压加载系统工作；

S800：加载实验完成后，油缸复位，回复至初始位置。

与现有技术相比，本发明采用拉绳位移传感器进行定位，不需要依靠辅助操作人员进行实时观测。采用本发明可以单人定位抗挤压保护结构载荷作用点，本发明效率高且精准度准。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明俯视图；

图4为本发明液压加载系统原理图；

图5为本发明整体系统框图；

图6为本发明侧向定位装置结构示意图；

图中1-泵站及油缸，2-操作台，3-纵向定位装置，4-垂向定位装置，5-加载油缸，6-侧向定位装置，7-试验台架，3.1-污染指示过滤器，3.2-节流阀，3.3-变量柱塞泵，3.4-电机，3.5-压力检测器，3.6-压力表，3.7-三位四通电磁换向阀，3.8-可调式节流阀，3.9-单向阀，3.10-液控单向阀，3.11-液压油缸，3.12-溢流阀，3.13-温度计，3.14-液位计，3.15-油箱，4.1-纵向伺服电机I，4.2-滚珠丝杠支承，4.3-滚珠丝杠I，4.4-滚珠丝杠滑块，4.5-可移动梁，4.6-丝杠滑块，4.7-加载油缸座，4.8-滚珠丝杠II，4.9-横向伺服电机II，4.10-横向拉绳位移传感器I，4.11-纵向拉绳位移传感器I，6.1-侧向立柱，6.2-丝杠螺母，6.3-横梁导向座，6.4-侧向滚珠丝杠，6.5-电机，6.6-侧向电机支架，6.7-侧梁滚珠丝杠，6.8-侧梁滚珠丝杠座，6.9-油缸座，6.10-侧梁电机支架，6.11-侧梁电机，6.12-可移动侧梁，6.13-纵向拉绳位移传感器II，6.14-横向拉绳位移传感器II。

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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台，包括试验台架7，试验台架7内放置待检测驾驶室骨架；试验台架7上侧设置有可以调节水平方向位置的垂向定位装置4，试验台架7前侧以及右侧设置有可以调节竖向位置的侧向定位装置6，垂向定位装置4以及侧向定位装置6上均安装加载油缸5，加载油缸5对待检测驾驶室骨架提供加载力。

如图3所示，垂向定位装置4包括用于安装加载油缸5的加载油缸座4.7，加载油缸座4.7固定在滚珠丝杠滑块4.6上，滚珠丝杠滑块4.6设置在滚珠丝杠II4.8上并可以沿滚珠丝杠II4.8滑动，滚珠丝杠II4.8由横向伺服电机II4.9驱动，滚珠丝杠II4.8两端为可移动梁4.5，可移动梁4.5上设置有滚珠丝杠滑块4.4，滚珠丝杠滑块4.4沿滚珠丝杠I4.3滑动，两根滚珠丝杠I4.3通过滚珠丝杠支撑4.2对称架设在试验台架7顶部两侧，滚珠丝杠I4.3由纵向伺服电机I4.1驱动。所述滚珠丝杠滑块4.6上设置有横向拉绳位移传感器I4.10，所述可移动梁4.5设置有纵向拉绳位移传感器I4.11。

如图6所示，侧向定位装置6包括设置在两侧的侧向立柱6.1，侧向立柱6.1上安装有可以上下沿其上下移动的横梁导向座6.3，侧向立柱6.1上还固定有侧向电机支架6.6。

两侧的横梁导向座6.3之间设置有可移动侧梁6.12，可移动侧梁6.12上套有油缸座6.9，油缸座6.9上安装有侧梁滚珠丝杠座6.8，侧梁滚珠丝杠座6.8上穿有侧梁滚珠丝杠6.7，侧梁滚珠丝杠6.7与可移动侧梁6.12水平方向上平行设置，侧梁滚珠丝杠6.7端部与固定在侧梁电机支架6.10上的侧梁电机6.11驱动。

侧向电机支架6.6上安装有电机6.5，电机6.5驱动侧向滚珠丝杠6.4，侧向滚珠丝杠6.4竖直方向上设置，所述横梁导向座6.3与丝杠螺母6.2固定，侧向滚珠丝杠6.4穿设于丝杠螺母6.2中；所述滚珠丝杠滑块6.2上设置有横向拉绳位移传感器II6.14，所述可移动梁6.12设置有纵向拉绳位移传感器II6.13。

还包括液压加载系统，包括污染指示过滤器3.1、节流阀3.2、变量柱塞泵3.3、电机III3.4、压力检测器3.5、压力表3.6、三位四通电磁换向阀3.7、可调式节流阀3.8、单向阀3.9、液控单向阀3.10、侧向液压油缸3.11、溢流阀3.12、温度计3.13、液位计3.14、油箱3.15、垂向液压油缸3.16以及纵向液压油缸3.17，侧向液压油缸3.11、垂向液压油缸3.16以及纵向液压油缸3.17的进、出油口分别依次通过液控单向阀3.10和单向阀3.9与三位四通电磁换向阀3.7连通，单向阀3.9上并联有可调式节流阀3.8；三位四通电磁换向阀3.7的进油口依次通过变量柱塞泵3.3、污染指示过滤器3.1、节流阀3.2与油箱3.15连接，变量柱塞泵3.3由电机III3.4驱动，三位四通电磁换向阀3.7的进油口出连接有压力检测器3.5和压力表3.6，三位四通电磁换向阀3.7的回油口通过溢流阀3.12与油箱3.15连接，油箱3.15上设置有温度计3.13和液位计3.14。

还包括自动控制系统，自动控制系统分别与加载油缸输送装置、定位装置、液压加载系统相连，并控制其工作状态。

S300：纵向伺服电机4.1带动滚珠丝杠工作，驱动油缸作动器整体在纵向移动；

S400：纵向拉绳位移传感器I4.10和纵向拉绳位移传感器II6.13工作，到达预设位置后控制纵向伺服电机停止工作；

S500：横向伺服电机带动滚珠丝杠工作，驱动加载油缸5整体在横向移动；

S600：横向拉绳位移传感器I4.11和横向拉绳位移传感器II6.14工作，到达预设位置后控制横向伺服电机停止工作；

S700：加载油缸5到达指定位置后，自动控制系统控制液压加载系统工作；

S800：加载实验完成后，油缸复位，回复至初始位置。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于拉绳传感器的抗挤压试验台，其特征在于：包括试验台架（7），试验台架（7）内放置待检测驾驶室骨架；试验台架（7）上侧设置有可以调节水平方向位置的垂向定位装置（4），试验台架（7）前侧以及右侧设置有可以调节竖向位置的侧向定位装置（6），垂向定位装置（4）以及侧向定位装置（6）上均安装加载油缸（5），加载油缸（5）对待检测驾驶室骨架提供加载力；

所述垂向定位装置（4）包括用于安装加载油缸（5）的加载油缸座（4.7），加载油缸座（4.7）固定在滚珠丝杠滑块（4.6）上，滚珠丝杠滑块（4.6）设置在滚珠丝杠II（4.8）上并可以沿滚珠丝杠II（4.8）滑动，滚珠丝杠II（4.8）由横向伺服电机II（4.9）驱动，滚珠丝杠II（4.8）两端为可移动梁（4.5），可移动梁（4.5）上设置有滚珠丝杠滑块（4.4），滚珠丝杠滑块（4.4）沿滚珠丝杠I（4.3）滑动，两根滚珠丝杠I（4.3）通过滚珠丝杠支撑（4.2）对称架设在试验台架（7）顶部两侧，滚珠丝杠I（4.3）由纵向伺服电机I（4.1）驱动；

所述滚珠丝杠滑块（4.6）上设置有横向拉绳位移传感器I（4.10），所述可移动梁（4.5）设置有纵向拉绳位移传感器I（4.11）；

侧向定位装置（6）包括设置在两侧的侧向立柱（6.1），侧向立柱（6.1）上安装有可以上下沿其上下移动的横梁导向座（6.3），侧向立柱（6.1）上还固定有侧向电机支架（6.6）；

两侧的横梁导向座（6.3）之间设置有可移动侧梁（6.12），可移动侧梁（6.12）上套有油缸座（6.9），油缸座（6.9）上安装有侧梁滚珠丝杠座（6.8），侧梁滚珠丝杠座（6.8）上穿有侧梁滚珠丝杠（6.7），侧梁滚珠丝杠（6.7）与可移动侧梁（6.12）水平方向上平行设置，侧梁滚珠丝杠（6.7）端部与固定在侧梁电机支架（6.10）上的侧梁电机（6.11）驱动；

所述侧向电机支架（6.6）上安装有电机（6.5），电机（6.5）驱动侧向滚珠丝杠（6.4），侧向滚珠丝杠（6.4）竖直方向上设置，所述横梁导向座（6.3）与丝杠螺母（6.2）固定，侧向滚珠丝杠（6.4）穿设于丝杠螺母（6.2）中；

所述滚珠丝杠滑块（6.2）上设置有横向拉绳位移传感器II（6.14），所述可移动梁（6.12）设置有纵向拉绳位移传感器II（6.13）。

2.根据权利要求1所述的基于拉绳传感器的抗挤压试验台，其特征在于：还包括翻滚保护结构固定装置，其与抗挤压试验台立柱整体相连。

3.根据权利要求2所述的基于拉绳传感器的抗挤压试验台，其特征在于：还包括液压加载系统，包括污染指示过滤器（3.1）、节流阀（3.2）、变量柱塞泵（3.3）、电机III（3.4）、压力检测器（3.5）、压力表（3.6）、三位四通电磁换向阀（3.7）、可调式节流阀（3.8）、单向阀（3.9）、液控单向阀（3.10）、侧向液压油缸（3.11）、溢流阀（3.12）、温度计（3.13）、液位计（3.14）、油箱（3.15）、垂向液压油缸（3.16）以及纵向液压油缸（3.17），侧向液压油缸（3.11）、垂向液压油缸（3.16）以及纵向液压油缸（3.17）的进、出油口分别依次通过液控单向阀（3.10）和单向阀（3.9）与三位四通电磁换向阀（3.7）连通，单向阀（3.9）上并联有可调式节流阀（3.8）；三位四通电磁换向阀（3.7）的进油口依次通过变量柱塞泵（3.3）、污染指示过滤器（3.1）、节流阀（3.2）与油箱（3.15）连接，变量柱塞泵（3.3）由电机III（3.4）驱动，三位四通电磁换向阀（3.7）的进油口出连接有压力检测器（3.5）和压力表（3.6），三位四通电磁换向阀（3.7）的回油口通过溢流阀（3.12）与油箱（3.15）连接，油箱（3.15）上设置有温度计（3.13）和液位计（3.14）。

4.根据权利要求3所述的基于拉绳传感器的抗挤压试验台，其特征在于：还包括自动控制系统，自动控制系统分别与加载油缸和液压加载系统相连，并控制其工作状态。

5.一种如权利要求1所述的基于拉绳传感器的抗挤压试验台的自动定位方法，其特征在于：包括以下步骤，

S300：纵向伺服电机（4.1）带动滚珠丝杠工作，驱动油缸作动器整体在纵向移动；

S400：纵向拉绳位移传感器I（4.10）和纵向拉绳位移传感器II（6.13）工作，到达预设位置后控制纵向伺服电机停止工作；

S500：横向伺服电机带动滚珠丝杠工作，驱动加载油缸（5）整体在横向移动；

S600：横向拉绳位移传感器I（4.11）和横向拉绳位移传感器II（6.14）工作，到达预设位置后控制横向伺服电机停止工作；

S700：加载油缸（5）到达指定位置后，自动控制系统控制液压加载系统工作；

S800：加载实验完成后，油缸复位，回复至初始位置。