全电动地面强度检测设备的制造方法
【专利摘要】本发明的名称为全电动地面强度检测设备。属于测量技术领域。它主要是解决液压执行器对环境要求比较高和效率偏低、楔入式技术检测周期比较长的问题。它的主要特征是：包括安装机架、压力传感器、传动装置、伺服电机、滚珠丝杠、活塞杆、缸筒、过渡套、弹簧及弹簧座、测力触头；缸筒固定在安装机架上，活塞杆位于缸筒内；滚珠丝杠与活塞杆轴心螺纹配合；传动装置、伺服电机装于缸筒上；压力传感器安装在滚珠丝杠顶部；弹簧及弹簧座位于过渡套内，弹簧座与过渡套连接，弹簧安装在活塞杆底部；测力触头安装在弹簧座上。本发明具有能快速准确检测地面承压强度，以满足各种设备对地面承压要求的特点，主要用于对地面承压强度进行检测。
【专利说明】
全电动地面强度检测设备
技术领域
[0001] 本发明属于测量技术领域，具体涉及一种用于对地面承压强度进行检测的设备。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的不断发展和国力的强大，基础建设投资越来越多，公路及铁路建 设的里程越来越多，对建设质量的要求越来越高，但仍会出现弄虚作假的豆腐渣工程。为杜 绝虚假工程，提高质量，工程监测需要更准确。
[0003] -些设备在使用前必须对所处位置的地面承压强度首先进行检测，只有通过检测 证明该位置地面满足一定的承压强度后，才能进行作业。例如:移动起吊设备，在起吊重物 时，需要利用支撑脚将车辆升起，以满足起吊重物时设备平衡稳定及减小对轮胎的压力，这 就需要支撑地面满足一定的承压强度要求，否则一旦重物起吊后，地面承压强度无法满足 要求，设备支撑脚下沉，将会发生设备倾翻的危险。
[0004] 另外，对一些野外作业的特种车辆等等也存在类似的问题。
[0005] 上述论述说明了对地面承压强度进行检测的重要性和必要性。
[0006] 目前所知的有利用液压执行器及楔入式进行地面强度检测的设备，这些检测方法 有优点也有缺点。
[0007] 液压执行器技术的缺点：1.由于密封件失效而造成系统漏油，从而影响产品的可 靠性是所有液压系统最常见的现象。2.对环境的要求比较高，特别是在恶劣及温差变化幅 度大的环境下，密封失效更为频繁。3.效率偏低，反应时间较慢，特别是在严寒的野外更明 显。
[0008] 楔入式技术的缺点：测出的地面强度与插入杆长度有关，测出的地面强度实为插 入杆插入深度相同的土壤层的强度，不能真实地反映当重物停留在某处时地面的承载力， 检测周期比较长。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种能快速准确检测地面承压强度， 以满足各种设备对地面承压要求的全电动地面强度检测设备。
[0010] 本发明的技术解决方案是:一种全电动地面强度检测设备，其特征在于:包括安装 机架、压力传感器、传动装置、伺服电机、滚珠丝杠、活塞杆、缸筒、过渡套、弹簧及弹簧座、测 力触头;其中，缸筒固定在安装机架上，活塞杆位于缸筒内；滚珠丝杠与活塞杆轴心螺纹配 合;传动装置、伺服电机装于缸筒上;压力传感器安装在滚珠丝杠顶部;弹簧及弹簧座位于 过渡套内，弹簧座与过渡套连接，弹簧安装在活塞杆底部;测力触头安装在弹簧座上。通过 测力触头与地面的接触施压来检测地面承压强度。
[0011] 本发明的技术解决方案中所述的缸筒内部设有位移传感器;在活塞杆上设有磁 环。用于检测测力触头对地面的压力及在测力触头施压下地面沉降位移值。
[0012] 本发明的技术解决方案中所述的弹簧座为球形铰接头。测力触头与过渡套采用球 形铰接头连接可保证在地面不平整或有坡度的条件下，活塞杆始终承受轴向力，减小侧向 力对测量准确性的影响。
[0013] 本发明的技术解决方案中所述的活塞杆与缸筒之间安装有导向装置。
[0014] 本发明的关键技术是:伺服电机工作，通过滚珠丝杠带动活塞杆下移，活塞杆底部 通过过渡套及弹簧安装的测力触头首先与地面接触，随着活塞杆继续下移，过渡套内部的 弹簧被压缩，通过弹簧的压缩测力触头将对地面施压，根据作用力与反作用力，同时地面也 对测力触头施加同样大的反作用力，此力通过弹簧等零件传递到滚珠丝杠顶部的压力传感 器上，并可检测;活塞杆下移过程中，安装在活塞杆及缸筒内部的位移传感器可检测活塞杆 的位移量，从而检测出测力触头的下沉位移量，并进行对比计算;考虑地面的凸凹及倾斜， 测力触头与活塞杆之间采用球形铰接，测力触头可随地面的形状而保持面接触，但活塞杆 始终承受轴向力，尽可能减小缸杆所受侧向力，保证测量的准确性;将压力传感器安装在滚 珠丝杠顶部，可保证传感器的电缆将不会随着活塞杆一起移动。
[0015] 本发明采用纯电动技术，也不需要楔入地面内部，直接通过对地表的测量来检测 地面的承压强度。本发明具有能快速准确检测地面承压强度，以满足各种设备对地面承压 要求的特点。本发明主要用于对地面承压强度进行检测。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的结构示意图。
[0017] 图2是图1中测力触头的局部视图。
[0018]图中：1-安装机架，2-压力传感器，3-位移传感器，4-传动装置，5-磁环，6-伺服电 机，7-滚珠丝杆，8-活塞杆，9-缸筒，10-过渡套，11 -弹簧，12-球形铰接头，13-测力触头。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0020] 如图1及图2所示。本发明全电动地面强度检测设备由安装机架1、压力传感器2、位 移传感器3、传动装置4、磁环5、伺服电机6、滚珠丝杠7、活塞杆8、缸筒9、过渡套10、弹簧11及 弹簧座、测力触头13组成。其中，缸筒9固定在安装机架1侧部，活塞杆8位于缸筒9内。滚珠丝 杠7位于活塞杆8内，并与活塞杆8轴心螺纹配合。传动装置4装于缸筒9上部，与滚珠丝杠7联 接，伺服电机6装于传动装置4上。压力传感器2安装在滚珠丝杠7顶部，用于检测测力触头13 对地面的压力及在测力触头施压下地面沉降位移值，保证压力传感器2的电缆将不会随着 活塞杆8-起移动。位移传感器3安装在缸筒9内部，磁环4安装在活塞杆8上，位移传感器3及 磁环5用于测量位移。弹簧11及球形铰接头12位于过渡套10内，球形铰接头12与过渡套10连 接，弹簧11安装在活塞杆8底部，测力触头13安装在球形铰接头12上，测力触头13与过渡套 10采用球形铰接头12连接可保证在地面不平整或有坡度的条件下，活塞杆8始终承受轴向 力，减小侧向力对测量准确性的影响。活塞杆8与缸筒9之间安装有导向装置。
[0021] 工作原理如下： 根据用户需求，控制器发出工作指令，伺服电机6通过传动装置4驱动滚珠丝杆7旋转， 带动动活塞杆8向下移动，由于活塞杆8与缸筒9之间安装有导向装置，所以滚珠丝杆7旋转 时，活塞杆8并不转动，仅是直线移动。连接在活塞杆头部的过渡套10、弹簧11、球形铰接头 12及测力触头13随同向下移动，当测力触头13触地后，随着活塞杆8的继续下移，过渡套10 内弹簧11逐渐被压缩，随着弹簧11被压缩，弹簧11通过测力触头13对地面施加与弹簧压缩 力相等的力，同时弹簧力也反作用在活塞杆8上，并通过滚珠丝杆7传递到丝杠顶部的压力 传感器2上，压力传感器2检测的压力即是测力触头13对地面的压力。
[0022]测力触头13与地接触面积为A，地面承压强度满足量为多P，则压力传感器2检测的 压力F=PXA。程序中设定压力传感器检测的三个参数，即上限值Fi：、F及下限值FT<F，程序 设三次加压为一个工作循环。
[0023]活塞杆8初始移动速度较快，当测力触头13触底后，压力传感器2检测到压力，当压 力传感器2检测到下限值F下时，控制程序改变电机的工作方式，由快速进给变成步进进给， 可减少无效工作时间，提高工作效率，同时避免压力快速上升，造成测量误差。设定压力传 感器检测到压力上限值F上后，只要保压压力不小于F，最长保压时间为2min。
[0024] 1.在活塞杆8及弹簧11推压下，测力触头13与地面接触，随着弹簧11压缩力增大， 压力传感器2检测到上限压力Ft后，电机停止工作，虽然测力触头可能略有下沉，但只要在 规定2min内下沉量不会引起弹簧力降低到F值，表明地面承压强度满足要求。
[0025] 2.压力传感器检测到上限压力F上后，电机停止工作，随着时间延续，测力触头13在 弹簧力作用下可能会继续下沉，随着测力触头13下沉，弹簧11对测力触头13的压力及弹簧 11对活塞杆8的压力都将减小，当压力降低到F时，程序驱动活塞杆8继续下移，弹簧11再次 被压缩，直至压力达到Fh，电机停止。若在压力F上作用下，测力触头13继续下沉，程序再次启 动活塞杆8继续加压到F上，电机停止，若在程序规定2min内，传感器检测压力始终多F，表明 地面承压强度满足要求。
[0026] 3.当地面强度检测设备用于一些野外作业的特种车辆时，由于某些地面地表存在 一层虚土层，其承压强度较小，测力触头13下沉位移较多，但随着表层的下沉，承压强度会 很快变大。为满足野外快速测量的需求，在缸筒9内及活塞杆8上安装位移传感器3,当检测 压力的同时，也可检测每个循环过程中每次加压时测力触头13下沉位移值，并对三次下沉 位移值进行对比，若位移值呈递减变化，表面此处地面强度随着表层的压实后，内部层的地 面承压强度会逐渐变高，可以继续测量。若位移值呈递增变化，表明此处可能地面承压强度 很小，为节约时间可重新选择位置检测。
【主权项】
1. 一种全电动地面强度检测设备，其特征在于:包括安装机架（1)、压力传感器(2)、传 动装置(4)、伺服电机(6)、滚珠丝杠(7)、活塞杆(8)、缸筒(9)、过渡套（10)、弹簧(11)及弹簧 座、测力触头（13);其中，缸筒(9)固定在安装机架（1)上，活塞杆(8)位于缸筒(9)内；滚珠丝 杠(7)与活塞杆(8)轴心螺纹配合;传动装置(4)、伺服电机(6)装于缸筒(9)上;压力传感器 (2)安装在滚珠丝杠(7)顶部;弹簧（11)及弹簧座位于过渡套（10)内，弹簧座与过渡套（10) 连接，弹簧(11)安装在活塞杆(8)底部;测力触头(13)安装在弹簧座上。2. 根据权利要求1所述的全电动地面强度检测设备，其特征在于:所述的缸筒(9)内部 设有位移传感器(3);在活塞杆(8)上设有磁环(5)。3. 根据权利要求1或2所述的全电动地面强度检测设备，其特征在于:所述的弹簧座为 球形奴接头（12)。4. 根据权利要求1或2所述的全电动地面强度检测设备，其特征在于:所述的活塞杆(8) 与缸筒(9)之间安装有导向装置。
【文档编号】G01N3/38GK106018087SQ201610426743
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】骆仁星, 李军, 郑刚, 李小洪, 王正虎
【申请人】湖北泰和电气有限公司