CN219416723U - 一种轮胎旋转驱动系统及轮胎牵引性能试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮胎旋转驱动系统及轮胎牵引性能试验机，旋转驱动系统包括箱体，驱动轴设于箱体的一侧，驱动轴的一端与待测试轮胎连接、另一端与第一联轴器连接，轮胎位于箱体的外侧，第一联轴器设于箱体的空腔内，旋转驱动电机设于箱体的另一侧，旋转驱动电机通过减速机与第二联轴器连接，第二联轴器设于箱体的空腔内；扭矩传感器连接于第一联轴器与第二联轴器之间，用于测量轮胎的驱动扭矩，角度编码器设于旋转驱动电机上，用于测量轮胎的旋转角度。该旋转驱动系统能够实时、准确地测量轮胎的驱动扭矩值和旋转角度，便于相关测量传感器的安装，降低试验成本和试验周期。

Description

一种轮胎旋转驱动系统及轮胎牵引性能试验机

技术领域

本实用新型涉及轮胎试验技术领域，尤其涉及一种轮胎旋转驱动系统及轮胎牵引性能试验机。

背景技术

传统的机械轮胎牵引性能试验主要将轮胎安装到车辆上进行测试，这种方式对传感器的安装难度较大，轮胎更换不方便，验证周期长。传统的测试无法准确快速的测量出轮胎对地面的垂直作用力、驱动扭矩、牵引力、角速度、行进速度等数值。

待测试轮胎旋转时，试验机需要测量出轮胎的驱动扭矩值和旋转角度，现有技术中由于将轮胎安装在车辆上进行测试，导致需要对现有车辆进行结构更改后才能够安装相关测量传感器，大大增大了试验成本和试验周期。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出一种轮胎旋转驱动系统及轮胎牵引性能试验机，在室内对轮胎进行测试，实时、准确地测量轮胎的驱动扭矩值和旋转角度，便于相关测量传感器的安装，降低试验成本和试验周期。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本实用新型提供一种轮胎旋转驱动系统，包括：

箱体，其内形成空腔；

驱动轴，其设于所述箱体的一侧，所述驱动轴的一端与待测试轮胎连接、另一端与第一联轴器连接，所述轮胎位于所述箱体的外侧，所述第一联轴器设于所述箱体的空腔内；

旋转驱动电机，其设于所述箱体的另一侧，所述旋转驱动电机通过减速机与第二联轴器连接，所述第二联轴器设于所述箱体的空腔内；

扭矩传感器，其连接于所述第一联轴器与所述第二联轴器之间，用于测量所述轮胎的驱动扭矩；

角度编码器，其设于所述旋转驱动电机上，用于测量所述轮胎的旋转角度。

本申请一些实施例中，所述箱体的一端设有连接板，所述连接板的周向缘轮廓伸出于所述箱体，所述驱动轴通过支撑轴承固定安装在所述连接板上，所述驱动轴向所述连接板的外侧伸出、以与所述轮胎连接。

本申请一些实施例中，所述连接板与所述箱体的侧壁之间设有加强筋。

本申请一些实施例中，所述驱动轴的端部设有连接盘，所述连接盘与所述轮胎的轮辋连接。

本申请一些实施例中，所述旋转驱动电机位于所述箱体的外侧，所述减速机设于所述箱体的侧壁上。

本实用新型还提供一种轮胎牵引性能试验机，包括如上所述的轮胎旋转驱动系统；

还包括：

土壤槽，其用于盛装土壤，所述土壤槽设于待测试轮胎的下方；

牵引部，其用于向所述箱体提供牵引力。

本申请一些实施例中，还包括底座，所述箱体可以相对于所述底座运动，所述箱体沿所述底座的长度方向运动，所述牵引部设于所述底座上。

本申请一些实施例中，所述土壤槽设于所述底座的旁侧，所述土壤槽与所述底座可拆卸连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

本申请所公开的旋转驱动系统通过扭矩传感器测量轮胎的驱动扭矩，通过角度编码器测量轮胎的旋转角度，能够实时、准确地测量轮胎的驱动扭矩和旋转角度，便于相关测量传感器的安装，降低试验成本和试验周期。

土壤槽设计为独立结构,可以快速的更换土壤，确保了不同轮胎在相同的土壤条件下做性能对比测试。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据实施例的轮胎牵引性能试验机的结构示意图；

图2为图1所示结构从Q1向观察的结构示意图；

图3为图1中A部放大图；

图4为根据实施例的轮胎牵引性能试验机沿旋转驱动部剖切的剖视图；

图5为根据实施例的移动主体、旋转驱动部、径向驱动部的结构示意图；

图6为图5所示结构从Q2向观察的结构示意图；

图7为根据实施例的移动主体、径向驱动部的结构示意图；

图8为图7所示结构从Q3向观察的结构示意图；

图9为根据实施例的主机架的结构示意图；

图10为图9所示结构从Q4向观察的结构示意图；

图11为箱体、驱动轴、待测试轮胎的结构示意图；

附图标记：

10-轮胎；

100-移动主体；

110-主机架，111-立柱，112-顶横梁，113-底横梁，114-顶板，1141-第二开孔，115-底板，116-滑块，117-第一滑动部；

120-箱体，121-连接板，122-第二滑动部，123-加强筋，124-安装座，1241-第一开孔；

200-径向驱动部，210-径向驱动电机，220-升降机，230-第一力传感器；

300-旋转驱动部，310-驱动轴，320-旋转驱动电机，330-第一减速机，340-第一联轴器，350-第二联轴器，360-扭矩传感器，370-角度编码器，380-支撑轴承，390-连接盘；

400-牵引部，410-牵引驱动电机，420-第二减速机，430-滚筒，440-牵引绳，450-第二力传感器；

500-位移传感器，510-可变电阻滑轨，520-滑片；

600-底座，610-滑轨；

700-土壤槽；

800-计时器。

实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本实施例公开一种轮胎牵引性能试验机，用于轮胎的室内牵引性能测试，尤指农业机械轮胎的室内牵引性能测试。试验机有一个试验工位，可以安装一条轮胎进行测试。

该试验机包括轮胎旋转驱动系统，参照图4，其主要包括箱体120、驱动轴310、旋转驱动电机320、扭矩传感器360、角度编码器370等组成。

具体的，箱体120内形成空腔，驱动轴310设于箱体120的一侧，驱动轴310的一端与待测试轮胎10连接、另一端与第一联轴器340连接，轮胎10位于箱体120的外侧，第一联轴器340设于箱体120的空腔内；旋转驱动电机320设于箱体120的另一侧，旋转驱动电机320通过减速机（记为第一减速机330）与第二联轴器350连接，第二联轴器350设于箱体120的空腔内。

扭矩传感器360连接于第一联轴器340与第二联轴器350之间，用于测量轮胎10的驱动扭矩。

角度编码器370设于旋转驱动电机320上，用于测量轮胎10的旋转角度。

旋转驱动系统通过扭矩传感器360测量轮胎的驱动扭矩，通过角度编码器370测量轮胎的旋转角度，能够实时、准确地测量轮胎10的驱动扭矩和旋转角度，便于相关测量传感器的安装，降低试验成本和试验周期。

参照图1至图6，试验机还包括移动主体100、底座600、土壤槽700、径向驱动部200、牵引部400、位移传感器500等组成。

移动主体100包括主机架110和箱体120。主机架110的结构参照图9和图10，其为框架结构。箱体120的结构参照图9，箱体120与主机架110滑动连接，箱体120沿主机架110在竖直方向上运动。

参照图1，底部600设于移动主体100的下方，具体为主机架110的下方，底座600为长条状结构，主机架110与底座600滑动连接，主机架110沿底座600的长度方向运动。

土壤槽700也为长条状结构，其用于盛装土壤，土壤槽700设于底座600的旁侧、沿底座600的长度方向延伸，土壤槽700位于待测试轮胎10的下方。

径向驱动部200通过力传感器（记为第一力传感器230）与箱体120连接，径向驱动部200用于驱动箱体120在竖直方向上运动。

通过径向驱动部200，实现向轮胎10施加径向负荷。通过第一力传感器230，实现径向负荷的实时测量与控制。

将驱动轴310、旋转驱动电机320、第一联轴器340、第二联轴器350、第一减速机330、扭矩传感器360、角度编码器370所构成的结构系统统称为旋转驱动部300，旋转驱动部300设于箱体120上，旋转驱动部300与待测试的轮胎10连接，用于驱动轮胎10转动。通过旋转驱动部300，实现向轮胎10施加扭矩。

径向驱动部200驱动箱体120向下运动，带动轮胎10向下运动至与土壤槽700内的土壤接触，旋转驱动部300驱动轮胎10在土壤内转动，进而带动移动主体100沿底座600运动，实现轮胎10在土壤槽内的前进运动。

牵引部400用于向移动主体100提供牵引力，具体为向主机架110提供牵引力。通过牵引部400，实现向轮胎10施加水平负荷，使得轮胎牵引力保持恒定，即轮胎在动态运行过程中保持载荷的恒定。

位移传感器500用于检测移动主体100的移动距离，具体为检测主机架110的移动距离。根据测量主机架110在时间T内的移动距离，即可得到轮胎10的前进速度。

该试验机能够驱动待测试轮胎在土壤路面上耕作行走，同时施加径向负荷，并施加水平负荷使其以牵引工作状态行进。所施加的径向负荷及水平负荷不交互影响且能独立地予以调整和控制，此时轮胎与土壤地面之间产生滑转并发生相互作用，在行进方向上产生牵引力。

轮胎行走在不同配方的土壤路面上（湿度、坚硬度），测得不同的牵引力。在相同土壤条件下，不同设计参数的轮胎可能产生不同的牵引力。同时测量轮胎对土壤地面的垂直作用力（也即径向负荷）、驱动扭矩、牵引力、角速度、行进速度等。计算出各测点的牵引力系数，滑转率，牵引效率，最后经数据处理得到试验轮胎的牵引性能试验结果，并绘制轮胎牵引性能曲线。

该试验机通过径向驱动部200对轮胎施加径向负荷，并通过第一力传感器230实现对径向负荷的实时测量与控制；通过旋转驱动部300对轮胎施加扭矩，并通过扭矩传感器360测得轮胎的驱动扭矩，通过角度编码器370测得轮胎的旋转角度；通过牵引部400对轮胎施加水平负荷，使轮胎在动态运行过程中保持水平载荷的恒定；通过位移传感器500测得轮胎的前进速度。

各功能模块布局紧凑，实现多个参数的同时、实时测量，能够方便准确的测量出轮胎的各项性能指标，确保了测试结果的重复性和准确性，为轮胎的开发优化改进快速提供了准确的验证数据，大大缩短了轮胎的研发周期。

土壤槽700设计为独立结构,可以快速的更换土壤，确保了不同轮胎在相同的土壤条件下做性能对比测试。

以下对径向驱动部200进行详述。

本申请一些实施例中，参照图7和图8，径向驱动部200包括升降机220和径向驱动电机210，升降机220的一端通过第一力传感器230与箱体120连接，另一端与径向驱动电机210连接。径向驱动电机210启动，使升降机220驱动箱体120在竖直方向上运动，进而实现轮胎向下运动以接触土壤、或者向上运动以脱离土壤。

本申请一些实施例中，升降机220设于箱体120的上方，箱体120的顶部设有第一力传感器230，径向驱动电机210设于主机架110的顶部。

由于底座600设于主机架110的底部，将径向驱动电机210顶置，充分箱体120和主机架110的顶部空间，使整体结构更为紧凑，且如此设置使得轮胎的安装位置偏低，便于拆装轮胎。

本申请一些实施例中，主机架内形成有安装空间，箱体设于安装空间内，使二者装配后的结构更为紧凑，整机体积小。

径向驱动电机210设于主机架110的顶部，升降机220穿过主机架210的顶部、向下延伸以与第一力传感器230连接。

本申请一些实施例中，参照图5，箱体120的顶部设有安装座124，第一力传感器230设于安装座124所围空间内，安装座124的顶部设有开孔（记为第一开孔1241），升降机220穿经第一开孔1241、以与第一力传感器230连接。

安装座124为第一力传感器230提供了独立的安装空间，第一开孔1241对升降机220起到运动导向作用。

本申请一些实施例中，主机架110上设有第一滑动部117，箱体120上设有第二滑动部122，第一滑动部117与第二滑动部122滑动连接，实现箱体120与主机架110之间的滑动连接。

比如第一滑动部117为沿竖直方向延伸的滑轨，第二滑动部122为滑块，滑块滑动地设于滑轨上。

以下对旋转驱动部300做进一步详述。

本申请一些实施例中，参照图4，第一联轴器340、第二联轴器350、扭矩传感器360设于箱体120的内腔中，旋转驱动电机320通过减速机（记为第一减速机320）与第二联轴器350连接，第一减速机330设于箱体120的一端壁上，驱动轴310通过支撑轴承380安装在箱体120的另一端壁上，驱动轴310向外伸出箱体120，以便与轮胎10连接。

旋转驱动电机320设于箱体120的一侧，轮胎10设于箱体120的另一侧，且二者都位于主机架110的外侧，这样箱体120的主体部分位于主机架110的内部空腔中，结构紧凑，且便于箱体120沿主机架110的上下运动，旋转驱动电机320和轮胎10体积较大，将二者外置于主机架110的外侧，一方面便于轮胎10的拆装，另一方面也不会影响主机架110与箱体120之间的紧凑性装配。

本申请一些实施例中，驱动轴310的端部设有连接盘390，连接盘390通过螺栓与轮胎10的轮辋连接，便于更换轮胎。

以下对轮胎前进速度检测系统进行详述。

本申请一些实施例中，参照图2，位移传感器500的可变电阻滑轨510设于底座600上、沿底座600的长度方向延伸，位移传感器500的滑片520设于主机架110的底部。主机架110沿底座600运动时，带动滑片520沿着可变电阻滑轨510的长度方向运动，进而测得前进速度。

本申请一些实施例中，主机架110的底部设有延伸板（未标示），延伸板位于可变电阻滑轨510的外侧，位移传感器的滑片520设于延伸板上，便于滑片520的安装。

可变电阻滑轨510和滑片520位于底座600的一侧，土壤槽700位于底座600的另一侧，安装互不干涉，且可变电阻滑轨510和滑片520位于主机架110的下方，也不影响主机架110与底座600之间的滑动。

本申请一些实施例中，主机架110上还设有计时器800，用于测量轮胎10的运动时间，根据位移与时间，即可计算得到速度。

以下对牵引部400进行详述。

本申请一些实施例中，参照图1和图3，牵引部400包括牵引驱动电机410，牵引驱动电机410的动力输出端设有滚筒430，具体为牵引驱动电机410的动力输出端通过减速机（记为第二减速机420）与滚筒430连接，滚筒430上缠绕牵引绳440，主机架110上设有第二力传感器450，牵引绳440的一端与第二力传感器450连接，第二力传感器450用于实时测量牵引力。

牵引驱动电机410启动，带动滚筒430旋转，匀速收紧或释放牵引绳440。试验时，轮胎10在旋转驱动部300的作用下匀速前进，牵引部400匀速释放牵引绳440，使得牵引力保持恒定，即轮胎在动态运行过程中保持载荷的恒定。

本申请一些实施例中，牵引驱动电机410和滚筒430设于底座600的一端，便于主机架110由底座600的一端向另一端运动，以允许轮胎具有足够长的前进距离。

本申请一些实施例中，底座600上设有一套退回到位行程开关，当轮胎后退时，碰块触动行程开关，工位停止后退。

本申请一些实施例中，试验机靠近底座600一侧设有机械挡铁作为最后保护，并能防止电气控制失效后出现撞车，为轮胎的试验过程提供更加合理的安全保证。

以下对打滑自动判断方法进行详述。

轮胎室内牵引性能试验中轮胎在不同的土壤中行走，测量轮胎的最大牵引力至关重要，轮胎最大牵引力出现在轮胎打滑瞬时。当轮胎出现瞬时打滑时需要采集到此时最大的牵引力数值。现有技术中采用人为观察的方式去判断轮胎打滑情况，而轮胎在地面上的行驶状态变化是瞬时的，所以采用人为观察的方式显然是不准确的。

该试验机通过扭矩传感器360检测轮胎的驱动扭矩，通过角度编码器370检测轮胎的旋转角度，通过位移传感器500检测轮胎的移动距离，试验时，在角度编码器370所测得的旋转角度大于设定值、位移传感器500未反馈位移数值、扭矩传感器360测得的驱动扭矩值突变降低时，系统判断轮胎出现打滑。

相较于现有技术中的人为观察手段，本方案的打滑自动判断方式更为准确，能够快速、准确地判断出轮胎是否打滑，为试验提供更为准确的数据。

以下对土壤槽700进行详述。

本申请一些实施例中，土壤槽700随设备提供，土壤槽700与底座600可拆卸连接，便于土壤槽700的更换，方便更换土壤，以满足不同试验需求。

土壤槽700通过螺钉与底座600连接，或者通过卡接、插接等机械结构与底座600连接。

本申请一些实施例中，土壤槽700由透明材料制成，便于试验时观察土壤槽700内土壤的变化。

以下对主机架110进行详述。

本申请一些实施例中，参照图9和图10，主机架110包括四个相对设置的立柱111，四个立柱111的顶部通过顶横梁111依次连接，四个立柱111的底部通过底横梁113依次连接，四个立柱111的顶部设有顶板114、底部设有底板115。四个立柱111、顶板113、以及底板114围成中空的框架结构。

箱体120的主体部分位于主机架110的内部空腔中，箱体120的相对两端从主机架110上相邻两个立柱111之间的空隙伸出，以便旋转驱动电机320、轮胎10的安装。

顶板113上设有供升降机220穿设的第二开孔1141。

本申请一些实施例中，参照图10，底板115的底部设有滑块116，再参照图1，底座600上对应设有滑轨610，滑块116与滑轨610滑动连接，实现主机架110与底座600之间的滑动连接。

本申请一些实施例中，参照图2，第二力传感器450设于底横梁113上，牵引部400向底横梁113施加牵引力，由于底横梁113结构强度大，有助于提高结构可靠性。

以下对箱体120进行详述。

本申请一些实施例中，参照图6和图11，箱体120的一端设有连接板121，连接板121的周向缘轮廓伸出于箱体120，连接板121上设有第二滑动部122，立柱111的外侧对应设有第一滑动部117，通过连接板121与立柱111之间的滑动连接，实现箱体120与主机架110之间的滑动连接。

本申请一些实施例中，参照图4，驱动轴310通过支撑轴承390固定安装在连接板121上，进而实现驱动轴310在箱体120上的固定安装。驱动轴310向连接板121的外侧伸出、以与轮胎10连接。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种轮胎旋转驱动系统，其特征在于，包括：

箱体，其内形成空腔；

驱动轴，其设于所述箱体的一侧，所述驱动轴的一端与待测试轮胎连接、另一端与第一联轴器连接，所述轮胎位于所述箱体的外侧，所述第一联轴器设于所述箱体的空腔内；

旋转驱动电机，其设于所述箱体的另一侧，所述旋转驱动电机通过减速机与第二联轴器连接，所述第二联轴器设于所述箱体的空腔内；

扭矩传感器，其连接于所述第一联轴器与所述第二联轴器之间，用于测量所述轮胎的驱动扭矩；

角度编码器，其设于所述旋转驱动电机上，用于测量所述轮胎的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的轮胎旋转驱动系统，其特征在于，

所述箱体的一端设有连接板，所述连接板的周向缘轮廓伸出于所述箱体，所述驱动轴通过支撑轴承固定安装在所述连接板上，所述驱动轴向所述连接板的外侧伸出、以与所述轮胎连接。

3.根据权利要求2所述的轮胎旋转驱动系统，其特征在于，

所述连接板与所述箱体的侧壁之间设有加强筋。

4.根据权利要求1所述的轮胎旋转驱动系统，其特征在于，

所述驱动轴的端部设有连接盘，所述连接盘与所述轮胎的轮辋连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎旋转驱动系统，其特征在于，

所述旋转驱动电机位于所述箱体的外侧，所述减速机设于所述箱体的侧壁上。

6.一种轮胎牵引性能试验机，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的轮胎旋转驱动系统；

还包括：

土壤槽，其用于盛装土壤，所述土壤槽设于待测试轮胎的下方；

牵引部，其用于向所述箱体提供牵引力。

7.根据权利要求6所述的轮胎牵引性能试验机，其特征在于，

还包括底座，所述箱体可以相对于所述底座运动，所述箱体沿所述底座的长度方向运动，所述牵引部设于所述底座上。

8.根据权利要求7所述的轮胎牵引性能试验机，其特征在于，

所述土壤槽设于所述底座的旁侧，所述土壤槽与所述底座可拆卸连接。