CN209513283U - 一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，包括土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统和控制系统，所述单轮测试系统活动设置在所述土槽系统上沿所述土槽系统长度方向往复移动，所述犁松平整系统设置在所述单轮测试系统前部，所述控制系统与所述土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统电气连接。本实用新型可模拟车轮不同的受载条件，可控制速度、滑转率等行驶条件，满足不同类型车轮在不同土壤条件下的行驶性能测试，实现测试过程的自动化控制并实时采集和保存相关行驶性能参数；可通过室内试验研究行驶条件因素、车轮相关因素和土壤因素对车辆通过性的影响，具有试验条件和环境因素可控、试验重复性良好、测试精度高等优点。

Description

一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种集电力驱动技术、气压加载技术和PLC控制技术于一体的自动化控制试验设备，尤其涉及一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置。

背景技术

车辆地面力学是一门研究车轮与地面相互作用的学科，其通过理论、仿真、试验等方法研究在不同土壤条件和行驶条件下行走机构与土壤的相互作用机理，对提高车辆在复杂路面上的通过性、行走机构的结构优化以及各种路面的可行驶性预测与评价具有重要的指导意义。

车辆地面力学也是一门理论与试验并重的学科，进行室内土槽试验是研究车轮与土壤相互作用的重要手段，相对于实地测试试验，室内土槽试验具有以下优点：第一，室内土槽试验不受外界自然条件的影响，对试验条件与试验参数可以进行准确控制；第二，土槽试验装置可以准确记录试验过程中的相关性能参数，具有较高的测试精度；第三，由于试验条件的可控性，试验的重复性与可对比性良好；第四，室内土槽试验可缩短研究周期，加快研究进度并节省研究成本。因此开发可模拟不同试验条件的高性能高精度的室内土槽试验装置显得格外重要。

在农业机械化领域，土槽试验设备主要用于农业机械及其工作部件的性能测试，中国农业大学等高校和相关农业科研院所先后建立了各种用于农机具性能测试的土槽试验平台，其在模拟田间土壤状态条件下，通过控制农机具的工作速度、耕耘深度和旋转部件的转速，测试农机具在工作过程中所受的力、扭矩等参数并观测农机具的磨损情况，分析被测农机具的工作特点及不同工作条件对农机具性能的影响，从而为农机具的开发与结构优化、农业机械先进技术研究等方面提供指导思想。21世纪初，随着新一轮行星探测热潮的兴起，由于不具备实车实地进行试验的条件，土槽试验是目前研究行星探测车轮与地面相互作用的唯一有效的试验手段。世界各国相继建立了适用于行星探测车轮移动性能测试的土槽试验系统，如美国“火星基础技术计划”资助下建立的麻省理工学院土槽试验系统、“南极陨石搜索计划”资助下建立的卡内基—梅隆大学土槽试验系统和我国北京航空航天大学建立的深空探测专用土槽试验系统。由此可见，目前开发的土槽试验台主要运用于农业机械和行星探测领域，不适用于不同类型车轮在不同土壤条件、车轮加载条件以及行驶条件下的行驶性能测试，为促进车辆地面力学的发展，该种类型的土槽试验设备亟待开发。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，该装置能通过载荷加载机构对车轮进行较大范围载荷的加载，以模拟车轮不同的受载条件，通过驱动机构控制车轮速度、滑转率等行驶条件，并能准确测定车轮在行驶时的性能参数，满足不同类型车轮在不同土壤条件下的行驶性能测试，为提高车辆在复杂路面上行驶时的通过性提供理论依据。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，包括土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统和控制系统，所述的单轮测试系统活动设置在所述土槽系统上沿所述土槽系统长度方向往复移动，所述犁松平整系统设置在所述单轮测试系统前部，所述控制系统与所述土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统电气连接，用于控制所述土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统的动作参数以及相关测试数据的采集、存储、显示和处理。

进一步地，所述土槽系统包括土槽体、土槽框架、行驶轨道，所述土槽体呈顶部开口的箱体结构安装在土槽框架所形成的箱体空间内，所述行驶轨道沿长度方向平行设置在土槽框架的两侧上部，所述土槽框架的一侧设置有电气线路轨道槽，所述土槽框架的底部平行设置有若干向两侧延伸的支撑梁，所述支撑梁的两端均支撑脚。

进一步地，所述的单轮测试系统包括平台小车、车轮、车轮驱动机构、滑动架机构、外加载荷机构和台车牵引机构，所述平台小车滑动配合的设置在所述行驶轨道上，所述滑动架机构铰接在所述平台小车上，所述车轮驱动机构设置在所述滑动架机构的活动部件上且输出端与车轮驱动连接，所述外加载荷机构一端与平台小车相铰接，另一端作用在所述滑动架机构的滑动部件上；所述的台车牵引机构设置在所述土槽框架上驱动所述平台小车沿所述行驶轨道往复移动。

进一步地，所述平台小车包括台车框架、轨道滚轮，所述台车框架由矩形空心管焊接而成，包括加载气缸安装支架与升降气缸安装支架，加载气缸支架与台车框架之间设有加强筋，所述的轨道滚轮安装在台车框架下部四角的内侧与行驶轨道内侧的钢槽相配合；所述的平台小车顶端沿车轮行驶方向与车轮中心轴线方向均设置有配重支座，所述配重支座上安装有配重螺纹杆，所述的配重螺纹杆上设置有可增减的配重块。

进一步地，所述车轮驱动机构包括依次连接的驱动电机、行星齿轮减速机、斜齿伞齿减速器、十字滑块联轴器、扭矩传感器、车轮驱动轴、车轮安装盘，所述车轮安装盘与车轮驱动轴之间设有胀套，所述车轮安装盘上设有多组螺丝孔和可替换的中心定位环，所述车轮驱动轴通过两球面轴承和轴承座与所述滑动架机构的活动部件相连接。

进一步地，所述的滑动架机构包括铰链支架、两垂直导轨、两组滑块、滑动支架、拉线位移传感器，两垂直导轨，所述铰链支架上端通过铰链铰接在平台小车的上部，所述两垂直导轨平行地设置在所述铰链支架上，所述两组滑块设置在所述滑动支架上且与两垂直导轨滑动配合，所述滑动支架上设置有受所述外加载荷机构作用的承压板；所述的拉线位移传感器固定在平台小车顶端，其移动端与滑动支架相连。

进一步地，所述外加载荷机构包括包括空压机、加载气缸、浮动接头和压力传感器，所述的加载气缸通过销轴双耳座连接到平台小车的加载气缸安装支架上，所述加载气缸的加载杆与所述浮动接头相连，所述浮动接头另一端安装压力传感器。

进一步地，所述台车牵引机构包括沿长度方向设置在土槽框架的两侧的齿条、固定在所述平台小车两侧且通过齿轮与所述齿条相啮合的牵引电机、蜗轮蜗杆减速机；

或者，

所述的台车牵引机构包括牵引电机、蜗轮蜗杆减速机、主动轴、从动轴、同步带轮、同步带、深沟球轴承和轴承座、同步带压板，所述主动轴和从动轴通过一对深沟球轴承和轴承座分别安装在所述土槽框架长度方向的两端，两对同步带轮通过胀紧套分别安装在主动轴和从动轴两端，两条同步带分别沿土槽框架的两侧长边与同步带轮配合；所述牵引电机通过电机扭力臂固定在土槽框架一侧，所述牵引电机输出轴通过蜗轮蜗杆减速机连接所述主动轴，所述主动轴的两端通过同步带轮、两同步带与从动轴两端的同步带轮驱动连接带动从动轴转动，所述同步带压板固定在平台小车两侧且与所述同步带啮合，所述从动轴的轴承座与位置可调的滑动板相连，所述滑动板张紧力调节螺栓调节位置。

进一步地，所述的犁松平整系统包括升降气缸、犁架、刮板、压板、松土犁，所述松土犁包括长犁和短犁，其安装柄上开有垂直方向的通槽，所述长犁和短犁间隔排列通过螺栓穿过通槽紧固在犁架前侧，所述压板与刮板上也开有垂直方向的通槽并通过螺栓固定在犁架后侧；所述升降气缸上端铰接在所述平台小车前端的升降气缸安装支架上，下端铰接在所述犁架顶端中部，所述犁架两侧与平台小车前部下端活动铰接。

进一步地，所述的控制系统包括PC计算机、控制柜、安装在所述控制柜内与柜外的控制电路及数据采集模块，所述控制电路包括开关控制电路、车轮驱动控制电路和台车牵引控制电路，所述开关控制电路包含用于检测平台小车到位信号的四个台车接近开关、用于检测气缸到位信号的两气缸接近开关、安装在操作台和平台小车上的两急停开关、设置在所述土槽体两端的两安全接近开关，所述两急停开关与车轮驱动控制电路、台车牵引控制电路的输入端相连，以硬件断电的方式切断电路；所述的安全接近开关，用于当检测到平台小车到达土槽体两端极限位置时发出信号使电机停转；所述车轮驱动机构的电机通过车轮驱动控制电路中的伺服驱动器、驱动电机接触器、驱动电机保护开关与PLC 相连；所述台车牵引机构的电机通过台车牵引控制电路中的变频器、牵引电机接触器、牵引电机保护开关与PLC相连；所述数据采集模块的数据采集卡的输出端与所述PC计算机的输入接口连接，数据采集卡的输入端与各传感器的信号输出口连接，数据采集模块将传感器信号实时传入PC机，实现试验数据的采集、存储、显示和处理。

根据上述技术方案可知，相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过车轮驱动机构可控制车轮的转速，通过台车牵引机构可控制平台小车的水平速度，进而可以实现车轮行驶时的滑转率控制；通过外加载荷机构可对车轮进行不同大小载荷加载，以模拟车轮不同的受载条件；通过改变土槽中盛放的试验土壤类别或改变同种试验土壤的性质，可模拟不同的土壤试验条件；车轮安装盘适用于更换安装不同规格车轮，犁松平整系统能保证每次重复性试验时土壤条件的一致性，控制系统能实现测试过程中的自动化控制，在测试过程中能够实现相关行驶性能参数的实时采集、储存、显示和处理，故本实用新型能满足不同车轮在不同试验条件下的行驶性能测试，可通过室内试验研究行驶条件因素(载荷、行驶速度、滑转率等)、车轮相关因素(轮胎类型、胎压、胎面花纹等)和土壤因素(土壤性质、土壤含水率等)对车辆通过性的影响。采用本实用新型装置具有试验条件和环境因素可控、试验重复性良好、测试精度高等优点。

附图说明

示意性附图有利于形象具体地理解本实用新型，附图如下：

图1为本实用新型实施例的土槽试验装置的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的土槽试验装置的主视图。

图3为本实用新型实施例的土槽试验装置的左视图。

图4为本实用新型实施例的土槽系统的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的土槽框架的结构示意图。

图6为本实用新型实施例的平台小车的结构示意图。

图7为本实用新型实施例的车轮驱动机构的结构示意图。

图8为本实用新型实施例的滑动架机构的结构示意图。

图9为本实用新型实施例的外加载荷机构的结构示意图。

图10为本实用新型实施例的台车牵引机构的结构示意图。

图11为本实用新型实施例的犁松平整系统的结构示意图。

图12为本实用新型实施例的部分控制电路图。

图13为利用本实用新型试验时松土过程示意图。

图14为利用本实用新型试验时车轮测试过程示意图。

图中：1-土槽体，2-土槽框架，3-行驶轨道，4-试验土壤，5-端部框架，6- 中间框架，7-纵梁，8-横梁，9-立柱，10-加强杆，11-支撑梁，12-支撑脚，13- 电气线路轨道槽，14-台车框架，15-轨道滚轮，16-同步带压板，17-加载气缸安装支架，18-升降气缸安装支架，19-加强筋，20-行星齿轮减速机，21-斜齿伞齿减速器，22十字滑块联轴器，23-球面轴承与UCAP型窄立式轴承座，24-车轮驱动轴，25-车轮安装盘，26-胀套，27-铰链支架，28-垂直导轨，29-滑块，30- 滑动支架，31-浮动接头，32-销轴双耳座，33-承压板，34-蜗轮蜗杆减速机，35- 主动轴，36-从动轴，37-同步带轮，38-同步带，39-深沟球轴承与轴承座，40- 电机扭力臂，41-滑动板，42-犁架，43-刮板，44-压板，45-松土犁，C1-加载气缸，C2-升降气缸，M1-驱动电机，M2-牵引电机，L1-扭矩传感器，L2-压力传感器，L3-拉线位移传感器，S1、S2、S3、S4-台车接近开关，S5、S6-气缸接近开关，S7、S8-安全接近开关，S9、S10-急停开关，P1、P2、P3、P4-相对于台车接近开关S1～S4的台车位置。

具体实施方式

为更清楚阐明本实用新型的技术方案和技术目的，下面通过一个具体实施例并结合附图做进一步详细说明。

本实施例提供的一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其用来进行某越野车轮的行驶性能测试，其整体结构示意如图1所示，图2和图3分别为其主视图和左视图，包括土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统和控制系统。土槽系统主要由土槽体1、土槽框架2和两根行驶轨道3组成，如图4所示。土槽体1是一个由16mm厚的钢板焊接而成的顶部开口的箱体结构，其尺寸为长4m、宽0.65m、高0.4m，土槽体内部装有试验土壤4；土槽体1安装在土槽框架2所形成的箱体空间内，所述土槽框架2是由两节端部框架5和一节中间框架6通过螺栓拼接起来，如图5所示。端部框架5和中间框架6均是由 50×50×3mm和100×50×3mm的空心方管焊接而成，两节端部框架5均是由四根横梁8、五根纵梁7、十根立柱9组成的上端面和一侧面开口的框体结构，中间框架6是由两根横梁8、五根纵梁7和六根立柱9组成上端面和两个相对侧面开口的框架结构。由于试验过程中车轮施加的载荷较大，端部框架5与中间框架6 的立柱9与底部横梁8之间设置有加强杆10，且土槽框架2底部每根横梁8下方都设置有支撑梁11，横梁8与支撑梁11通过四个支撑脚12相连，支撑脚12 固定在地面上，从而将试验载荷均匀地传入楼层地面。土槽框架2一侧设置有电气线路轨道槽13，所述土槽框架2上部的纵梁7上设置有两根平行安装的槽钢，作为平台小车往复运动的行驶轨道3。

所述单轮测试系统包括平台小车、越野车轮、车轮驱动机构、滑动架机构、外加载荷机构和台车牵引机构。

图6为平台小车的结构示意图，所述平台小车包括台车框架14、轨道滚轮 15。台车框架14是由100×50×3mm的矩形空心管焊接而成，其上设置有加载气缸安装支架17与升降气缸安装支架18，用于固定升降气缸与加载气缸，加载气缸支架与台车框架之间设有加强筋19；四个钢制轨道滚轮15安装在台车框架 14下部四角的内侧，轨道滚轮15与行驶轨道3内侧的钢槽相配合。

图7为车轮驱动机构的结构示意图，车轮驱动机构用于驱动车轮以一定的角速度行驶，主要由驱动电机M1、行星齿轮减速机20、斜齿伞齿减速器21、十字滑块联轴器22、扭矩传感器L1、车轮驱动轴24、车轮安装盘25、球面轴承和UCAP型窄立式轴承座23组成。驱动电机M1的动力与扭矩通过串联的行星齿轮减速机20和斜齿伞齿减速器21减速增扭，再经过十字滑块联轴器22传递给车轮驱动轴24，进而驱动越野车轮转动。越野车轮通过车轮安装盘25安装在车轮驱动轴24上，车轮安装盘25与车轮驱动轴24之间设有胀套26，胀套 26具有同心度高、连接可靠牢固、过载保护等优点。车轮安装盘25上设有多组螺丝孔和可替换的中心定位环，可适应不同规格车轮的轮辋安装。车轮驱动轴 24上通过一对球面轴承和UCAP型窄立式轴承座23与滑动支架30相连，并且车轮驱动轴24上安装有扭矩传感器L1，用于测量车轮在行驶过程中的驱动扭矩。驱动电机M1选用型号为130STM10025的亿丰牌伺服电机，其额定功率为 2600W，输出转速为0-2500r/min，经减速器减速后的车轮驱动轴转速范围为 0-416r/min。

图8为滑动架机构的结构示意图，滑动架机构能保证车轮在竖直方向上具有自由度，能够模拟车轮下陷，其主要包括铰链支架27、垂直导轨28、滑块29 与滑动支架30。铰链支架27通过铰链铰接在平台小车的上部，能够带动车轮驱动机构和被测车轮绕铰链转动；铰链支架上固定有两根平行安装的垂直导轨28，滑动支架30上固定有四个滑块29，两组滑块29分别与两根垂直导轨28配合并能沿垂直导轨28上下移动，故车轮能沿垂直导轨28在竖直方向上做往复运动。拉线位移传感器L3固定在平台小车顶端，其移动端与滑动支架30相连，车轮行驶时能带动滑动支架30在竖直方向上运动，故拉线位移传感器L3能测量出车轮在行驶过程中的轮辋下陷量。

图9为外加载荷机构的结构示意图，外加载荷机构用于对车轮进行垂向载荷加载，用于模拟车轮行驶过程中的受载条件，其主要包括空压机、加载气缸C1、浮动接头31和压力传感器L2。加载气缸C1通过销轴双耳座32连接到平台小车的加载气缸安装支架17上，加载气缸C1具有绕销轴轴线摆动的自由度。加载气缸C1的加载杆与浮动接头31相连，浮动接头31下安装有压力传感器 L2。浮动接头31具有减小偏心、抗压强度高的特点，压力传感器L2用于测量车轮在行驶过程中所受的垂直载荷。车轮加载机构的作用点为滑动支架30上设置的承压板33，载荷由滑动支架30传递给车轮驱动机构，进而传递给车轮，加载载荷的大小可以通过气缸电磁阀进行调节。加载气缸C1选用型号为DN160 的气缸，其活塞直径为16cm，有效面积为201cm²，载荷加载范围为0kgf-1400kgf，气缸电磁阀为一个三位五通电磁阀。

图10为台车牵引机构的结构示意图，台车牵引机构用于牵引平台小车在行驶轨道中往复运动并能实现速度控制，其主要包括牵引电机M2、蜗轮蜗杆减速机34、主动轴35、从动轴36、同步带轮37、同步带38、深沟球轴承和轴承座 39、同步带压板16。牵引电机M2通过电机扭力臂40固定在土槽框架2上，牵引电机M2的动力与扭矩通过蜗轮蜗杆减速机34减速增扭后传递给主动轴35，然后通过带传动带动从动轴36转动，四个同步带压板16焊接设置在平台小车两侧，由于位于平台小车两侧的同步带压板16与同步带38啮合，从而当同步带38运动时牵引平台小车沿行驶轨道3往复运动。所述主动轴35和从动轴36 通过一对深沟球轴承和轴承座39分别安装在土槽框架2的两侧短边上，两对同步带轮37通过胀紧套分别安装在主动轴36和从动轴37两端，两条同步带38 分别沿土槽框架2的两侧长边与同步带轮37配合。所述同步带38具有张紧设计，从动轴36的轴承座与滑动板41相连，张紧力调节螺栓可以控制滑动板41 的位置，进而控制轴承座的位置，固调节张紧力调节螺栓可以调节同步带38的松紧度，当拧紧螺栓时，同步带38会变得张紧。

在另一个可行的实施例中，所述台车牵引机构包括沿长度方向设置在土槽框架的两侧的齿条、固定在所述平台小车两侧且通过齿轮与所述齿条相啮合的牵引电机M2、蜗轮蜗杆减速机34，所述牵引电机M2驱动蜗轮蜗杆减速机34 及齿轮，所述齿轮转动时，驱动所述平台小车沿行驶轨道3往复运动。

图11为犁松平整系统的结构示意图，犁松平整系统用于在每次测试试验前对土壤进行松土并平整路面，使每次重复性试验时保持土壤条件一致，确保测试结果数据的准确性，其主要包括升降气缸C2、犁架42、刮板43、压板44、松土犁45。松土犁45有长犁和短犁，其安装柄上开有垂直方向的通槽，长犁和短犁间隔排列通过螺栓穿过通槽紧固在犁架42前侧，压板44与刮板43上也开有垂直方向的通槽并通过螺栓固定在犁架42后侧，故可以通过调节螺栓控制松土犁45、刮板43和压板44的垂直位置，进而控制所需松土的深度。升降气缸C2上端铰接在平台小车前端的升降气缸安装支架18上，下端铰接在犁架42顶端中部，升降气缸C2在松土过程时降下使松土犁45深入土壤中，并保压进行松土过程，松土过程结束后又提升松土犁45。犁架42两侧使用双螺母与平台小车前部下端连接，并可绕着连接螺栓转动，故松土犁45可上升或下降。

在所述平台小车顶端沿车轮行驶方向与车轮中心轴线方向均设置有配重支座，配重支座上安装有配重螺纹杆，配重螺纹杆上安装有配重块，可增减配重块以实现配重调节。设置配重以平衡平台小车，使其移动过程更平稳。

控制系统能够实现试验测试过程的自动化控制，其能控制车轮的转速和平台小车的水平速度以实现滑转率的控制，能控制车轮加载载荷的大小，并能实现测试过程中能够实现相关行驶性能参数的实时采集、储存、显示和处理，也能保障测试过程的安全。所述控制系统包括PC计算机、控制柜、安装在控制柜内与柜外的控制电路及数据采集模块。如图12为部分控制电路接线图，控制电路包括开关控制电路、车轮驱动控制电路和台车牵引控制电路。开关控制电路包含用于检测平台小车到位信号的台车接近开关S1～S4、用于检测气缸到位信号的气缸接近开关S5～S6、安装在操作台和平台小车上的急停开关S9～S10，急停开关与车轮驱动控制电路、台车牵引控制电路的输入端相连，其是以硬件断电的方式切断电路，在紧急情况下，按下其中一个急停开关，两个电机会停止转动并中断所有气路，以保障安全。另外在土槽两端设置有安全接近开关S7～S8，当检测到平台小车到达土槽两端极限位置时，安全开关发出信号使电机停转，以防止平台小车运行过程中冲出行驶轨道。车轮驱动控制电路中驱动电机M1 通过伺服驱动器、驱动电机接触器、驱动电机保护开关与PLC相连。台车牵引控制电路中牵引电机M2通过变频器、牵引电机接触器、牵引电机保护开关与PLC相连。数据采集模块的数据采集卡的输出端与PC计算机的输入接口连接，数据采集卡的输入端与扭矩传感器L1、拉线位移传感器L3、压力传感器L2等的信号输出口连接，数据采集模块将传感器信号实时传入PC机，以实现试验数据的采集、存储、显示和处理。

人机控制面板是以PC计算机为平台，利用InTouch软件作为开发工具开发的，操作人员能够通过PC计算机操控土槽试验设备。控制面板包括主控制面板、参数设置面板、实时趋势显示面板和报表生成面板。主控制面板包含状态检测区和操作区，状态检测区显示出了土槽试验装置的示意图，能清晰地观察装置所处状态，能实时显示各参数的实际值，让操作者能够直观快速地监测实验的情况。操作区分为手动操作和自动操作，手动操作通过手动按钮实现车轮的上升或下降、正转或反转以及犁架的上升或下降、平台小车的前进或后退；选择自动操作可实现松土过程、测试过程和台车回归过程的自动运行。参数设置面板可进行测试参数(轮胎直径，轮胎线速度、平台速度、加载载荷等)和系统参数的设置。实时趋势显示面板可观测测试过程中行驶性能参数如车轮载荷、车轮扭矩，车轮下陷量等的实时趋势。报表生成面板可选择择生成报表的时间长度、采样间隔，将试验数据以表格的形式存储起来以方便试验数据的处理。

在选择自动操作进行试验时主要包括松土过程和车轮测试过程。如图13为松土过程的示意图，平台小车首先从初始位置P2移动到位置P1，到达位置P1 后升降气缸C2启动将犁架降下，松土犁深入试验土壤中；然后牵引电机M2开始运转，平台小车由位置P1以设定的速度行驶至位置P3，到达位置P3后牵引电机停止运转，升降气缸C2提升犁架到位S6，最后牵引电机M2运转使平台小车返回初始位置P2，完成松土过程。如图14为车轮测试过程的示意图，平台小车处于初始位置P2，操作人员在计算机中输入相关测试参数后启动自动测试程序，加载气缸C1启动给车轮进行加载，加载到预设载荷后，驱动电机M1和牵引电机M2均开始运转，车轮与平台小车分别以设定的速度从位置P2行驶至位置P4，过程中各传感器采集相关参数并实时传入PC计算机储存并显示。台车到达位置P4后，驱动电机M1和牵引电机M2停止运转，加载气缸C1卸载并提起车轮到位S5，最后牵引电机M2运转使平台小车返回初始位置P2，完成车轮测试过程。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：包括土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统和控制系统，所述的单轮测试系统活动设置在所述土槽系统上沿所述土槽系统长度方向往复移动，所述犁松平整系统设置在所述单轮测试系统前部，所述控制系统与所述土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统电气连接，用于控制所述土槽系统、单轮测试系统、犁松平整系统的动作参数以及相关测试数据的采集、存储、显示和处理。

2.根据权利要求1所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述土槽系统包括土槽体、土槽框架、行驶轨道，所述土槽体呈顶部开口的箱体结构安装在土槽框架所形成的箱体空间内，所述行驶轨道沿长度方向平行设置在土槽框架的两侧上部，所述土槽框架的一侧设置有电气线路轨道槽，所述土槽框架的底部平行设置有若干向两侧延伸的支撑梁，所述支撑梁的两端均支撑脚。

3.根据权利要求2所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述的单轮测试系统包括平台小车、车轮、车轮驱动机构、滑动架机构、外加载荷机构和台车牵引机构，所述平台小车滑动配合的设置在所述行驶轨道上，所述滑动架机构铰接在所述平台小车上，所述车轮驱动机构设置在所述滑动架机构的活动部件上且输出端与车轮驱动连接，所述外加载荷机构一端与平台小车相铰接，另一端作用在所述滑动架机构的滑动部件上；所述的台车牵引机构设置在所述土槽框架上驱动所述平台小车沿所述行驶轨道往复移动。

4.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述平台小车包括台车框架、轨道滚轮，所述台车框架由矩形空心管焊接而成，包括加载气缸安装支架与升降气缸安装支架，加载气缸支架与台车框架之间设有加强筋，所述的轨道滚轮安装在台车框架下部四角的内侧与行驶轨道内侧的钢槽相配合；所述的平台小车顶端沿车轮行驶方向与车轮中心轴线方向均设置有配重支座，所述配重支座上安装有配重螺纹杆，所述的配重螺纹杆上设置有可增减的配重块。

5.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述车轮驱动机构包括依次连接的驱动电机、行星齿轮减速机、斜齿伞齿减速器、十字滑块联轴器、扭矩传感器、车轮驱动轴、车轮安装盘，所述车轮安装盘与车轮驱动轴之间设有胀套，所述车轮安装盘上设有多组螺丝孔和可替换的中心定位环，所述车轮驱动轴通过两球面轴承和轴承座与所述滑动架机构的活动部件相连接。

6.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述的滑动架机构包括铰链支架、两垂直导轨、两组滑块、滑动支架、拉线位移传感器，两垂直导轨，所述铰链支架上端通过铰链铰接在平台小车的上部，所述两垂直导轨平行地设置在所述铰链支架上，所述两组滑块设置在所述滑动支架上且与两垂直导轨滑动配合，所述滑动支架上设置有受所述外加载荷机构作用的承压板；所述的拉线位移传感器固定在平台小车顶端，其移动端与滑动支架相连。

7.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述外加载荷机构包括空压机、加载气缸、浮动接头和压力传感器，所述的加载气缸通过销轴双耳座连接到平台小车的加载气缸安装支架上，所述加载气缸的加载杆与所述浮动接头相连，所述浮动接头另一端安装压力传感器。

8.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述台车牵引机构包括沿长度方向设置在土槽框架的两侧的齿条、固定在所述平台小车两侧且通过齿轮与所述齿条相啮合的牵引电机、蜗轮蜗杆减速机；

或者，

所述的台车牵引机构包括牵引电机、蜗轮蜗杆减速机、主动轴、从动轴、同步带轮、同步带、深沟球轴承和轴承座、同步带压板，所述主动轴和从动轴通过一对深沟球轴承和轴承座分别安装在所述土槽框架长度方向的两端，两对同步带轮通过胀紧套分别安装在主动轴和从动轴两端，两条同步带分别沿土槽框架的两侧长边与同步带轮配合；所述牵引电机通过电机扭力臂固定在土槽框架一侧，所述牵引电机输出轴通过蜗轮蜗杆减速机连接所述主动轴，所述主动轴的两端通过同步带轮、两同步带与从动轴两端的同步带轮驱动连接带动从动轴转动，所述同步带压板固定在平台小车两侧且与所述同步带啮合，所述从动轴的轴承座与位置可调的滑动板相连，所述滑动板张紧力调节螺栓调节位置。

9.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述的犁松平整系统包括升降气缸、犁架、刮板、压板、松土犁，所述松土犁包括长犁和短犁，其安装柄上开有垂直方向的通槽，所述长犁和短犁间隔排列通过螺栓穿过通槽紧固在犁架前侧，所述压板与刮板上也开有垂直方向的通槽并通过螺栓固定在犁架后侧；所述升降气缸上端铰接在所述平台小车前端的升降气缸安装支架上，下端铰接在所述犁架顶端中部，所述犁架两侧与平台小车前部下端活动铰接。

10.根据权利要求3所述的适用于车轮行驶性能测试的土槽试验装置，其特征在于：所述的控制系统包括PC计算机、控制柜、安装在所述控制柜内与柜外的控制电路及数据采集模块，所述控制电路包括开关控制电路、车轮驱动控制电路和台车牵引控制电路，所述开关控制电路包含用于检测平台小车到位信号的四个台车接近开关、用于检测气缸到位信号的两气缸接近开关、安装在操作台和平台小车上的两急停开关、设置在所述土槽体两端的两安全接近开关，所述两急停开关与车轮驱动控制电路、台车牵引控制电路的输入端相连，以硬件断电的方式切断电路；所述的安全接近开关，用于当检测到平台小车到达土槽体两端极限位置时发出信号使电机停转；所述车轮驱动机构的电机通过车轮驱动控制电路中的伺服驱动器、驱动电机接触器、驱动电机保护开关与PLC相连；所述台车牵引机构的电机通过台车牵引控制电路中的变频器、牵引电机接触器、牵引电机保护开关与PLC相连；所述数据采集模块的数据采集卡的输出端与所述PC计算机的输入接口连接，数据采集卡的输入端与各传感器的信号输出口连接，数据采集模块将传感器信号实时传入PC机，实现试验数据的采集、存储、显示和处理。