专利名称：压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统及方法
技术领域：
本发明属于机械工程技术领域，尤其是涉及一种压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统及方法。
背景技术：
振动压路机的振幅是压路机的关键性能指标，其直接影响到压路机对路面的压实质量，轮宽方向的振幅均匀是保证压实均匀性的最基本要求，当振动轮左右两边振幅偏差较大时，还会影响压路机的直线行驶性能。经过试验研究，振动轮质心的偏移是影响压路机振幅均匀性的主要原因之一，而由于制造加工精度等原因，钢轮质心不可能完全处于几何中心，而为了对压路机进行动力学研究，必须知道钢轮质心的精确位置及其主要位置的振幅。现有技术通常是在整机装配好后，通过现场试验测得钢轮的振幅均匀性，具体方法为将压路机钢轮悬空和用钢轮橡胶轮胎支撑压路机的钢轮，使压路机处于无外载状态进行振动，测量钢轮的振幅。当出现振幅不均匀时，很难通过调节钢轮质心位置实现振幅的均匀， 并且现场试验测量压路机振幅的过程比较复杂。现有技术中，还没有能够在整机装配前直接检测压路机钢轮质心及振幅的装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、体积小、占地面积小、设计新颖合理，实现方便、使用操作便捷、实现成本低的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，所述压路机钢轮通过振动轴安装在压路机前车架上且通过螺栓与压路机前车架固定连接，所述压路机前车架上安装有用于带动振动轴振动的振动马达，所述振动马达的输出轴与振动轴连接；其特征在于该压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统包括钢轮质心测试系统、钢轮振幅均匀性测试系统和液压系统，以及用于对钢轮质心测试系统和钢轮振幅均匀性测试系统的测试数据进行分析处理并用于对液压系统进行控制的控制系统；所述钢轮质心测试系统包括三个调平油缸、分别对应安装在三个调平油缸活塞杆顶端的三个测力传感器和安装在三个测力传感器顶端的测试平台，所述测试平台的顶端对称设置有两个用于支撑压路机钢轮的支撑轮，所述测试平台的顶端设置有用于对测试平台进行调平的水平测量仪和用于对压路机钢轮的转动角度进行测量的角度传感器，三个所述调平油缸和三个所述测力传感器均呈三角形ABC布设，所述三角形ABC为等腰三角形或等边三角形；所述液压系统与振动马达和调平油缸连接且用于为振动马达和调平油缸提供液压动力，所述钢轮振幅均匀性测试系统包括用于将压路机前车架支撑在其顶端的前车架支座和安装在压路机钢轮上且用于对压路机钢轮不同位置处的振动加速度进行检测的多个加速度传感器，多个所述加速度传感器沿所述压路机钢轮的轴向均匀地布设在所述压路机钢轮上；所述控制系统包括微处理器模块以及与微处理器模块相接的A/D转换电路模块和人机交互设备，多个所述测力传感器、所述角度传感器和多个所述加速度传感器均与所述A/D转换电路模块相接，所述液压系统与所述微处理器模块相接。上述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述加速度传感器的数量为三个或五个。上述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述压路机前车架上安装有减振块支撑板，所述减振块支撑板上安装有位于所述压路机钢轮与所述减振块支撑板之间的减振块。上述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述液压系统包括 通过油管依次连接的供油油箱、滤油器和液压泵，以及通过油管与液压泵连接的四个电磁阀，其中三个电磁阀分别对应与三个调平油缸连接，另外一个电磁阀与振动马达连接，连接所述滤油器与液压泵的油管上连接有溢流阀，所述溢流阀通过油管与溢流油箱连接；所述液压泵和四个所述电磁阀均与所述微处理器模块相接。上述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述电磁阀为三位四通电磁阀。上述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述人机交互设备为触摸式液晶显示屏或计算机。本发明还提供了一种数据处理速度快、数据处理能力强、精度高、实用性强的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、压路机钢轮质心位置测试，具体过程如下步骤101、安装及调平首先，将连接为一体的压路机前车架、压路机钢轮和振动马达放置在前车架支座顶端，使得压路机前车架支撑在所述前车架支座顶端，且使得所述压路机钢轮支撑在两个所述支撑轮顶端；接着，将用于固定连接压路机钢轮和压路机前车架的螺栓拧下，使得所述压路机钢轮能够在所述振动轴上转动；然后，在所述人机交互设备上输入调平油缸控制参数，微处理器模块接收调平油缸控制参数并通过控制液压泵和与三个所述调平油缸连接的三个电磁阀实现对三个所述调平油缸的控制，使得所述测试平台水平位于多个所述测力传感器的顶端；步骤102、角度及压力信号的采集首先，由所述A/D转换电路模块对三个所述测力传感器所检测到的压力信号进行A/D转换，得到三个压力值Fa’、Fb’和F。’，由微处理器模块对经A/D转换电路模块处理后的三个压力值F/、Fb’和F。’进行采集；然后，将所述压路机钢轮手动转过Θ角度，由所述A/D转换电路模块对角度传感器所检测的压路机钢轮的转动角度信号和三个所述测力传感器所检测到的压力信号进行A/D转换，得到角度值Θ和三个压力值Fa、Fb和F。，由微处理器模块对经A/D转换电路模块处理后的角度值Θ和三个压力值Fa、Fb和Fc进行采集；步骤103、压路机钢轮质心位置的确定所述微处理器模块调用压力及角度数据处理模块对所采集到的三个压力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值Θ和三个压力值Fa、Fb和Fc进行综合分析处理，得到所述压路机钢轮的质心位置；步骤104、压路机钢轮质心位置的显示所述微处理器模块发出显示控制信号给人机交互设备，通过人机交互设备对步骤103中确定出的压路机钢轮质心位置进行同步显示；
步骤二、压路机钢轮振幅均匀性测试，具体过程如下步骤201、固定将用于固定连接压路机钢轮和压路机前车架的螺栓拧上，使得所述压路机钢轮固定连接在所述压路机前车架上；步骤202、加速度信号的采集在所述人机交互设备上输入压路机钢轮振动控制参数，微处理器模块接收压路机钢轮振动控制参数并通过控制液压泵和与所述振动马达连接的电磁阀实现对所述压路机钢轮振动的控制；同时，由所述A/D转换电路模块对多个加速度传感器所检测的压路机钢轮不同位置处的振动加速度信号进行A/D转换，得到多个加速度值&1; a2,…，ai;再由微处理器模块对经A/D转换电路模块处理后的加速度值a1;a2，-,a,进行采集，其中，i为所述加速度传感器的数量；步骤203、压路机钢轮振幅偏差δ的确定所述微处理器模块调用加速度数据处理模块对所采集到的多个加速度值a1; a2，…，a,进行综合分析处理，得到所述压路机钢轮 振幅偏差δ ；步骤204、压路机钢轮振幅偏差δ的显示所述微处理器模块发出显示控制信号给人机交互设备，通过人机交互设备对步骤203中确定出的压路机钢轮振幅偏差δ进行同步显示。上述的方法，其特征在于步骤103中所述微处理器模块调用压力及角度数据处理模块对所采集到的三个压力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值Θ和三个压力值
行综合分析处理，其综合处理分析过程包括以下步骤步骤1031、建立空间直角坐标系所述微处理器模块以所述三角形ABC底边BC的中点为坐标原点，且以所述三角形ABC底边BC为X轴、以垂直于所述三角形ABC底边BC的高为Y轴、以过坐标原点且垂直于所述三角形ABC所在平面的直线为Z轴，建立空间直角坐标系;步骤1032、所述微处理器模块调用所述压力及角度数据处理模块且根据公式
权利要求
1.一种压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，所述压路机钢轮(10)通过振动轴安装在压路机前车架(8 )上且通过螺栓与压路机前车架(8 )固定连接，所述压路机前车架(8 )上安装有用于带动振动轴振动的振动马达(12)，所述振动马达(12)的输出轴与振动轴连接；其特征在于该压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统包括钢轮质心测试系统、钢轮振幅均匀性测试系统和液压系统(17)，以及用于对钢轮质心测试系统和钢轮振幅均匀性测试系统的测试数据进行分析处理并用于对液压系统(17)进行控制的控制系统；所述钢轮质心测试系统包括三个调平油缸(I)、分别对应安装在三个调平油缸(I)活塞杆顶端的三个测力传感器(2)和安装在三个测力传感器(2)顶端的测试平台(3)，所述测试平台(3)的顶端对称设置有两个用于支撑压路机钢轮(10)的支撑轮(6)，所述测试平台(3)的顶端设置有用于对测试平台(3)进行调平的水平测量仪(4)和用于对压路机钢轮(10)的转动角度进行测量的角度传感器(5)，三个所述调平油缸(I)和三个所述测力传感器(2)均呈三角形ABC布设，所述三角形ABC为等腰三角形或等边三角形；所述液压系统(17)与振动马达(12)和调平油缸(I)连接且用于为振动马达(12)和调平油缸(I)提供液压动力，所述钢轮振幅均匀性测试系统包括用于将压路机前车架(8)支撑在其顶端的前车架支座(7)和安装在压路机钢轮(10)上且用于对压路机钢轮(10)不同位置处的振动加速度进行检测的多个加速度传感器(11)，多个所述加速度传感器(11)沿所述压路机钢轮(10)的轴向均匀地布设在所述压路机钢轮(10)上；所述控制系统包括微处理器模块(14)以及与微处理器模块(14)相接的A/D转换电路模块(15)和人机交互设备(16)，多个所述测力传感器(2)、所述角度传感器(5 )和多个所述加速度传感器(11)均与所述A/D转换电路模块(15 )相接，所述液压系统(17)与所述微处理器模块(14)相接。
2.按照权利要求I所述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述加速度传感器(11)的数量为三个或五个。
3.按照权利要求I所述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述压路机前车架(8)上安装有减振块支撑板(13)，所述减振块支撑板(13)上安装有位于所述压路机钢轮(10)与所述减振块支撑板(13)之间的减振块(9)。
4.按照权利要求I所述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述液压系统(17)包括通过油管依次连接的供油油箱(18)、滤油器(19)和液压泵(20)，以及通过油管与液压泵(20)连接的四个电磁阀(21)，其中三个电磁阀(21)分别对应与三个调平油缸(I)连接，另外一个电磁阀(21)与振动马达(12)连接，连接所述滤油器(19)与液压泵(20)的油管上连接有溢流阀(22)，所述溢流阀(22)通过油管与溢流油箱(23)连接；所述液压泵(20 )和四个所述电磁阀(21)均与所述微处理器模块(14 )相接。
5.按照权利要求4所述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述电磁阀(21)为三位四通电磁阀。
6.按照权利要求I所述的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统，其特征在于所述人机交互设备(16)为触摸式液晶显示屏或计算机。
7.一种利用如权利要求I所述测试系统的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试方法，其特征在于该方法包括以下步骤 步骤一、压路机钢轮(10)质心位置测试，具体过程如下 步骤101、安装及调平首先，将连接为一体的压路机前车架(8)、压路机钢轮(10)和振动马达(12 )放置在前车架支座(7 )顶端，使得压路机前车架(8 )支撑在所述前车架支座(7 )顶端，且使得所述压路机钢轮(10)支撑在两个所述支撑轮(6)顶端；接着，将用于固定连接压路机钢轮(10)和压路机前车架(8)的螺栓拧下，使得所述压路机钢轮(10)能够在所述振动轴上转动；然后，在所述人机交互设备(16)上输入调平油缸(I)控制参数，微处理器模块(14)接收调平油缸(I)控制参数并通过控制液压泵(20)和与三个所述调平油缸(I)连接的三个电磁阀(21)实现对三个所述调平油缸(I)的控制，使得所述测试平台(3)水平位于多个所述测力传感器(2)的顶端； 步骤102、角度及压力信号的采集首先，由所述A/D转换电路模块(15)对三个所述测力传感器(2)所检测到的压力信号进行A/D转换，得到三个压力值Fa’、Fb’和F。’，由微处理器模块(14)对经A/D转换电路模块(15)处理后的三个压力值Fa’、Fb’和F。’进行采集；然后，将所述压路机钢轮(10)手动转过0角度，由所述A/D转换电路模块(15)对角度传感器(5)所检测的压路机钢轮(10)的转动角度信号和三个所述测力传感器(2)所检测到的压力信号进行A/D转换，得到角度值0和三个压力值？4、匕和F。，由微处理器模块(14)对经A/ D转换电路模块(15)处理后的角度值0和三个压力值Fa、Fb和F。进行采集； 步骤103、压路机钢轮(10)质心位置的确定所述微处理器模块(14)调用压力及角度数据处理模块对所采集到的三个压力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值0和三个压力值Fa、Fb和F。进行综合分析处理，得到所述压路机钢轮(10)的质心位置； 步骤104、压路机钢轮(10)质心位置的显示所述微处理器模块(14)发出显示控制信号给人机交互设备(16)，通过人机交互设备(16)对步骤103中确定出的压路机钢轮(10)质心位置进行同步显示； 步骤二、压路机钢轮(10)振幅均匀性测试，具体过程如下 步骤201、固定将用于固定连接压路机钢轮(10)和压路机前车架(8)的螺栓拧上，使得所述压路机钢轮(10)固定连接在所述压路机前车架(8)上； 步骤202、加速度信号的采集在所述人机交互设备(16)上输入压路机钢轮(10)振动控制参数，微处理器模块(14)接收压路机钢轮(10)振动控制参数并通过控制液压泵(20)和与所述振动马达(12)连接的电磁阀(21)实现对所述压路机钢轮(10)振动的控制；同时，由所述A/D转换电路模块(15)对多个加速度传感器(11)所检测的压路机钢轮(10)不同位置处的振动加速度信号进行A/D转换，得到多个加速度值ai，a2，…，％，再由微处理器模块(14)对经A/D转换电路模块(15)处理后的加速度值ai，a2，…，Bi进行采集，其中，i为所述加速度传感器(11)的数量； 步骤203、压路机钢轮(10)振幅偏差8的确定所述微处理器模块(14)调用加速度数据处理模块对所采集到的多个加速度值％，a2，…，％进行综合分析处理，得到所述压路机钢轮(10)振幅偏差5 ； 步骤204、压路机钢轮(10)振幅偏差5的显示所述微处理器模块(14)发出显示控制信号给人机交互设备(16)，通过人机交互设备(16)对步骤203中确定出的压路机钢轮(10)振幅偏差S进行同步显示。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于步骤103中所述微处理器模块(14)调用压力及角度数据处理模块对所采集到的三个压力值Fa’、Fb’和F。’，以及角度值0和三个压力值Fa、Fb和F。进行综合分析处理，其综合处理分析过程包括以下步骤步骤1031、建立空间直角坐标系所述微处理器模块(14)以所述三角形ABC底边BC的中点为坐标原点，且以所述三角形ABC底边BC为X轴、以垂直于所述三角形ABC底边BC的高为Y轴、以过坐标原点且垂直于所述三角形ABC所在平面的直线为Z轴，建立空间直角坐标系; 步骤1032、所述微处理器模块(14)调用所述压力及角度数据处理模块且根据公式
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于步骤203中所述微处理器模块(14)调用加速度数据处理模块对所采集到的多个加速度值a:，a2，…，％进行综合分析处理的过程为所述微处理器模块(14)调用所述加速度数据处理模块且根据公式 将多个所述加速度传感器(11)所检测并经 处理的加速度信号转换为压路机钢轮(10)振幅偏差S，其中，max(ai，a2，…，ai)为多个加速度值a。a2,…，Si中的最大值，minfei, a2,…，aj为多个加速度值a。a2,…，Si中的最小值,AVG (a” a2, ...，为多个加速度值a” a2, ...，的平均值。
10.按照权利要求7或9所述的方法，其特征在于所述i的取值为3或5。
全文摘要
本发明公开了一种压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统及方法，其系统包括钢轮质心测试系统、钢轮振幅均匀性测试系统、液压系统和控制系统；钢轮质心测试系统包括调平油缸、测力传感器、测试平台、支撑轮、水平测量仪和角度传感器，钢轮振幅均匀性测试系统包括前车架支座和加速度传感器，控制系统包括微处理器模块、A/D转换电路模块和人机交互设备；其方法包括步骤压路机钢轮质心位置测试安装及调平，角度及压力信号的采集，压路机钢轮质心位置的确定及显示；压路机钢轮振幅均匀性测试固定，加速度信号的采集，压路机钢轮振幅偏差δ的确定及显示。本发明设计新颖合理，使用操作便捷，测试效率高、精度高，实用性强，推广应用价值高。
文档编号G01M1/12GK102798500SQ20121029454
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月19日 优先权日2012年8月19日
发明者张志峰, 徐会敢, 刘东明 申请人:长安大学