一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置的製作方法
2023-11-08 03:03:07 1
本發明涉及針對鬆軟路面環境的車輪試驗裝置，具體為一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置。
背景技術：
農用拖拉機、重型卡車、輪式履帶車等需要通過土壤、砂地等質地不同的鬆軟路面，需要研製高通過性的車輛行走機構。加大輪胎或履帶的接地面積以減輕對路面的單位壓力，並加大發動機功率以提高驅動力，可改善車輛通過鬆軟路面的能力，但在同樣的軸荷下，採用這種方案將會顯著增加鬆軟路面上輪胎行駛阻力。
路面車輛行走理論的研究需要根據試驗目的研製測力車和其他試驗設備，以測定車輛行走機構與路面之間的力學關係。為了提高車輛在鬆軟路面的通過性能，需要進一步研究輪胎、履帶等行走機構在鬆軟路面上牽引力、沉陷量之間的變化規律和相互關係，獲得更加優越的車輪設計參數。現有針對鬆軟路面的車輪沉陷量和牽引力的試驗研究主要採用實際路面測試方法，利用量尺測量輪轍深度，無法實現對車輪沉陷量的連續測量和精確測量，難以獲得與車輪沉陷量相對應的牽引力參數。因此，研製一種根據土壤參數以及土壤與車輪之間作用的縮比模型試驗裝置，有助於測定車輪沉陷量和牽引力的關係，解決車輪在鬆軟路面的通過性問題。
技術實現要素：
本發明為了解決目前在多種鬆軟路面條件下對車輪進行測試存在測量精度較差的問題，提供了一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置。
本發明是採用如下技術方案實現的：一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置，包括土槽，土槽上端面設置有基體框架，基體框架頂端設置有導軌和位於導軌下方的絲槓，且基體框架一側設置有與絲槓一端連接的電機，導軌上設置有執行機構和位於其兩側的刮土機構及沉陷量測試機構；執行機構包括套在導軌上且與絲槓螺紋連接的執行滑塊和套在導軌上的移動滑塊，移動滑塊與執行滑塊之間設置有與兩者連接的拉力傳感器，移動滑塊上固定有位於其下方的執行機架，執行機架下端設置有上端與其鉸接的車輪連接架，車輪連接架下端設置有輪軸，輪軸兩側均設置有配重，輪軸上設置有車輪；刮土機構包括套在導軌上且與絲槓螺紋連接的刮土滑塊，刮土滑塊上固定有位於其下方的刮土側板，刮土側板底部固定有連接板，連接板上固定有刮土板，刮土板的上下兩端均開有若干刮土槽，沉陷量測試機構包括套在導軌上且與絲槓螺紋連接的測試滑塊，測試滑塊上固定有位於其下方的測試側板，測試側板底端設置有雷射板和位於雷射板上方的控制器，雷射板的下表面設置有垂直雷射發射器和雷射回波接收器，雷射回波接收器的輸出端與控制器的輸入端連接。
進行測試作業時，電機驅動絲槓轉動，帶動執行滑塊移動，在拉力傳感器的作用下，移動滑塊隨之運動，進而帶動執行機架、車輪連接架及輪軸移動，實現車輪沿土槽內路面運動；與此同時，絲槓同時驅動刮土滑塊及測試滑塊移動，刮土滑塊通過刮土側板及連接板帶動刮土板在車輪前方移動，對土槽內路面進行整備；測試滑塊帶動測試側板及雷射板在車輪後方移動，雷射板上的雷射對路面沉陷量進行測量，控制器對掃描的數據進行儲存，以便進行後續分析。
刮土板的結構參數L1、L2、L4和L8長度相等，均是10至20mm，L3和L7尺寸相等，均是320至400mm，L5的取值範圍是60至72mm，L6的取值範圍是30至36mm，H1的取值範圍是40至46mm，R的取值範圍是30至36mm，H2的取值範圍是10至15mm。
本發明結構設計合理可靠，可同時對縮比模型的車輪沉陷量和牽引力進行測試，測量精度得到有效的保證，而且可以通過調整刮土板位置或調換刮土板上下端來實現在不同鬆軟路面環境下對車輪測試的要求，具有結構簡單，操作方便且穩定性好的優點。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為圖1的主視圖；
圖3為圖2中電機處的結構示意圖；
圖4為圖1中執行機構的結構示意圖；
圖5為圖1中刮土機構的結構示意圖；
圖6為圖1中沉陷量測試機構的結構示意圖；
圖7為圖5中刮土板的結構示意圖；
圖8為圖7的主視示意圖。
圖中：1-基體框架，1.1-第一橫杆，1.2-第一縱杆，1.3-第二橫杆，1.4-第二縱杆，1.5-第三縱杆，1.6-第四縱杆，1.7-第一支撐腿，1.8-第二支撐腿，1.9-第三支撐腿，1.10-第四支撐腿，2-電機，2.1-電機支座，3-絲槓，3.1-第一支座，3.2-第二支座，4-執行機構，4.1-執行滑塊，4.2-拉力傳感器，4.3-移動滑塊，4.4-執行機架，4.5-車輪連接架，4.6-配重，4.7-車輪，4.8-輪軸，5-刮土機構，5.1-刮土滑塊，5.2-刮土側板，5.3-連接板，5.4-刮土板，6-沉陷量測試機構，6.1-測試滑塊，6.2-測試側板，6.3-控制器，6.4-雷射板，7-土槽，8-導軌。
具體實施方式
實施例1
一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置，包括土槽7，土槽7上端面設置有基體框架1，基體框架1頂端設置有導軌8和位於導軌8下方的絲槓3，且基體框架1一側設置有與絲槓3一端連接的電機2，導軌8上設置有執行機構4和位於其兩側的刮土機構5及沉陷量測試機構6；執行機構4包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的執行滑塊4.1和套在導軌8上的移動滑塊4.3，移動滑塊4.3與執行滑塊4.1之間設置有與兩者連接的拉力傳感器4.2，移動滑塊4.3上固定有位於其下方的執行機架4.4，執行機架4.4下端設置有上端與其鉸接的車輪連接架4.5，車輪連接架4.5下端設置有輪軸4.8，輪軸4.8兩側均設置有配重4.6，輪軸4.8上設置有車輪4.7；刮土機構5包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的刮土滑塊5.1，刮土滑塊5.1上固定有位於其下方的刮土側板5.2，刮土側板5.2底部固定有連接板5.3，連接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下兩端均開有若干刮土槽；沉陷量測試機構6包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的測試滑塊6.1，測試滑塊6.1上固定有位於其下方的測試側板6.2，測試側板6.2底端設置有雷射板6.4和位於雷射板6.4上方的控制器6.3，雷射板6.4的下表面設置有垂直雷射發射器和雷射回波接收器，雷射回波接收器的輸出端與控制器6.3的輸入端連接。
刮土板5.4的結構參數L1、L2、L4和L8長度相等，均是10mm，L3和L7尺寸相等，均是320mm，L5的取值範圍是60mm，L6的取值範圍是30mm，H1的取值範圍是40mm，R的取值範圍是30mm，H2的取值範圍是10mm。
實施例2
一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置，包括土槽7，土槽7上端面設置有基體框架1，基體框架1頂端設置有導軌8和位於導軌8下方的絲槓3，且基體框架1一側設置有與絲槓3一端連接的電機2，導軌8上設置有執行機構4和位於其兩側的刮土機構5及沉陷量測試機構6；執行機構4包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的執行滑塊4.1和套在導軌8上的移動滑塊4.3，移動滑塊4.3與執行滑塊4.1之間設置有與兩者連接的拉力傳感器4.2，移動滑塊4.3上固定有位於其下方的執行機架4.4，執行機架4.4下端設置有上端與其鉸接的車輪連接架4.5，車輪連接架4.5下端設置有輪軸4.8，輪軸4.8兩側均設置有配重4.6，輪軸4.8上設置有車輪4.7；刮土機構5包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的刮土滑塊5.1，刮土滑塊5.1上固定有位於其下方的刮土側板5.2，刮土側板5.2底部固定有連接板5.3，連接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下兩端均開有若干刮土槽；沉陷量測試機構6包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的測試滑塊6.1，測試滑塊6.1上固定有位於其下方的測試側板6.2，測試側板6.2底端設置有雷射板6.4和位於雷射板6.4上方的控制器6.3，雷射板6.4的下表面設置有垂直雷射發射器和雷射回波接收器，雷射回波接收器的輸出端與控制器6.3的輸入端連接。
刮土板5.4的結構參數L1、L2、L4和L8長度相等，均是20mm，L3和L7尺寸相等，均是400mm，L5的取值範圍是72mm，L6的取值範圍是36mm，H1的取值範圍是46mm，R的取值範圍是36mm，H2的取值範圍是15mm。
實施例3
一種縮比模型車輪沉陷量和牽引力測試裝置，包括土槽7，土槽7上端面設置有基體框架1，基體框架1頂端設置有導軌8和位於導軌8下方的絲槓3，且基體框架1一側設置有與絲槓3一端連接的電機2，導軌8上設置有執行機構4和位於其兩側的刮土機構5及沉陷量測試機構6；執行機構4包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的執行滑塊4.1和套在導軌8上的移動滑塊4.3，移動滑塊4.3與執行滑塊4.1之間設置有與兩者連接的拉力傳感器4.2，移動滑塊4.3上固定有位於其下方的執行機架4.4，執行機架4.4下端設置有上端與其鉸接的車輪連接架4.5，車輪連接架4.5下端設置有輪軸4.8，輪軸4.8兩側均設置有配重4.6，輪軸4.8上設置有車輪4.7；刮土機構5包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的刮土滑塊5.1，刮土滑塊5.1上固定有位於其下方的刮土側板5.2，刮土側板5.2底部固定有連接板5.3，連接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下兩端均開有若干刮土槽；沉陷量測試機構6包括套在導軌8上且與絲槓3螺紋連接的測試滑塊6.1，測試滑塊6.1上固定有位於其下方的測試側板6.2，測試側板6.2底端設置有雷射板6.4和位於雷射板6.4上方的控制器6.3，雷射板6.4的下表面設置有垂直雷射發射器和雷射回波接收器，雷射回波接收器的輸出端與控制器6.3的輸入端連接。
刮土板5.4的結構參數L1、L2、L4和L8長度相等，均是14mm，L3和L7尺寸相等，均是368mm，L5的取值範圍是69mm，L6的取值範圍是32mm，H1的取值範圍是45mm，R的取值範圍是33mm，H2的取值範圍是11mm。
具體實施過程中，基體框架1是由位於其上端的第一橫杆1.1、第一縱杆1.2、第二橫杆1.3、第二縱杆1.4，第三縱杆1.5、第四縱杆1.6和豎向設置的第一支撐腿1.7、第二支撐腿1.8、第三支撐腿1.9和第四支撐腿1.10連接製成的，導軌8位於第一縱杆1.2和第二縱杆1.4中心點的連線上，電機2固定設置在電機支座2.1上，電機支座2.1固定設置在第三縱杆1.5和第四縱杆1.6的中心對稱線上；絲槓3的兩端設置有套在其上的第一支座3.1和第二支座3.2，且第一支座3.1和第二支座3.2沿基體框架1的中心對稱線分別固定設置在第一縱杆1.2和第二縱杆1.4的下部；車輪4.7通過軸承連接在輪軸4.8上，且輪軸4.8的兩側均設置有配重4.6。
刮土板5.4上端的刮土槽為弧形槽，刮土板5.4下端的刮土槽為錐形槽，且刮土板5.4上下兩端的刮土槽可上下對調設置；刮土板5.4用於在對車輪進行測試時預先將實驗用土刮平，保證每次實驗時起始狀態相同，刮土板5.4的上端與下端設計了2種刮土槽型，針對砂石、土壤等不同質地鬆軟路面選用弧形或錐形刮土槽型，解決刮土過程中砂石或土壤在刮土板前堆積的問題，降低刮土板的工作阻力；垂直雷射發射器和雷射回波接收器用於測量車輪壓過土壤後的沉陷量。