压 力传感器901安装于转斗油缸5的液压杆端部，一端与液压杆固连，另一端与转斗油缸5液压 杆和动臂3的连接件固连;两个双向销轴压力传感器902分别安装在动臂2的两个末端与第 二耳板系8023的两个下耳板孔内；两个环形电圈测压力传感器903分别安装于动臂2末端与 第二耳板系8023的两个下耳板侧面之间，分别套于两个双向销轴压力传感器902上，与两个 双向销轴压力传感器902间隙配合。安装时先将两个环形电圈测压力传感器903置于合适位 置，将两个双向销轴压力传感器902分别套入动臂2末端和第二耳板系8023的两个下耳板孔 内；对于位移测试模块1 〇，结合图1，第一位移传感器1 〇〇 1固定连接在转斗油缸5的缸体底 部，与缸体位置固定，与液压杆相对运动;第二位移传感器1002安装在动臂油缸6其中一个 的缸体底部，连接方式与第一位移传感器1001相同。
[0023]本实用新型的工作原理如下：
[0024] 请参阅图7所示，装载机工作过程中，将铲斗1上的载荷平移到铲斗1下沿中点，相 应的六分力可以简化为：（Fx，F y，Fz，Mx，My，Mz)。
[0025] 装载机工作过程中，首先通过两个位移传感器和第二位移传感器实时监测装载机 工作装置的姿态，将测试载荷与工作姿态和工作模式联系起来，形成对应关系，便于确定工 作过程各工作模式对载荷分布和载荷变化的影响。
[0026]对于所述的六分力，其推算原理如下：
[0027] Fx:结合7和图9,侧向应力Fx由环形电圈测压力传感器测试、计算而得：
[0028] Fx=Fxi+Fx2；
[0029] Fy:结合图7、图9和图10,横向应力Fy由第六压力传感器和双向销轴压力传感器测 试、计算而得。连杆是二力杆，因此存在如下关系：
[0030] F6XL4 = FaiXL5,
[0031] 贝 lj:
[0033] 故：
[0034] Fy = FaXcosa+(Fb+Fc) XcosP。
[0035] Fz:纵向应力Fz计算测试及计算过程与横向应力Fy类似，故不再赘述，计算公式为：
[0036] Fz = FaX sina+(Fb+Fc) X sinP。
[0037] Mx:结合图6至图8,侧向弯矩Mx由第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传 感器测试、计算而得。因为侧向弯矩的存在，第二压力传感器和第三压力传感器的示数之和 与第一压力传感器的示数之间存在差值，且因为第四及第五压力传感器与第一支撑板系活 动点接触，消除了相互干扰，故：
[0038] mx=[Fi-(F2+F3)]XLi。
[0039] My:结合图6至图8,横向弯矩My由第四压力传感器和第五压力传感器测试、计算而 得。因为横向弯矩的存在，第四压力传感器和第五压力传感器示数之间存在差值，且因为第 三辅板可通过滑动轴承旋转，消除了相互干扰，故：
[0040] My=(F4-F5) XL2〇
[0041] Mz:结合图6至图8,纵向弯矩Mz由第二压力传感器和第三压力传感器测试、计算而 得。因为侧向弯矩的存在，第二压力传感和第三压力传感器示数之间存在差值，且因为第一 压力传感器安装在辅板中心线上，与弯矩参考点及第二、第三压力传感器连线的中垂线共 线，因此第一压力传感器的影响可以忽略，且因为第四及第五压力传感器与第一支撑板系 活动点接触，消除了相互干扰，故：
[0042] Mz=(F2-F3)XL3。
[0043] 可以考虑的是，依据实际情况，传感器的种类选择和位置布置可以进行调整，使其 满足不同的测试条件和要求，具体内容在此就不予赘述了。
【主权项】
1. 一种装载机工作装置载荷测试系统，其特征在于： 该系统由装载机工作系统和载荷测试系统组成;所述装载机工作系统主要包括铲斗、 动臂、摇臂、连杆、转斗油缸、动臂油缸和销轴;所述载荷测试系统包括转矩测试模块、应力 测试模块和位移测试模块;所述转矩测试模块主要是由第一辅板、第二辅板、第三辅板、支 撑轴、滑动轴承、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器和第 五压力传感器组成;所述第一和第二辅板一面分别焊接第一和第二耳板系，另一面焊接第 一及第二支撑板系和肋板系;所述支撑轴通过螺纹连接与第二辅板相连，另一端安装滑动 轴承，第三辅板通过滑动轴承安装在支撑轴上;所述第一压力传感器、第二压力传感器和第 三压力传感器一端固定安装第三辅板上，另一端固定安装在一号辅板上;所述第四及第五 压力传感器一端分别固定安装在第二支撑板系上，另一端安装合适尺寸的半球形结构，通 过半球形结构与第一支撑板系活动点接触;所述转矩测试模块一面通过销轴将第一耳板系 与铲斗耳板连接，另一面通过销轴将第二耳板系的上耳板与连杆末端连接，通过两个双向 销轴测力传感器将第二耳板系的两个下耳板与动臂末端相连;所述应力测试模块中，第六 压力传感器一端固定安装在转斗缸的液压杆端部，另一端与转斗油缸液压杆和动臂的连接 件固连;第一和第二环形电圈测力传感器分别紧贴于第二耳板系的两个下耳板与两个动臂 的侧面之间，通过第一和第二双向销轴力传感器将三者连接;所述位移测试模块中，第一位 移传感器固定布置在转斗油缸的缸体底部，与液压杆相对运动;第二位移传感器布置在其 中一个举升缸的缸体底部，与液压杆相对运动。2. 根据权利要求1所述的一种装载机工作装置载荷测试系统，其特征在于： 第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力力传感器用于测求y-z平面的转矩;第二 和第三力压传感器用于测求解x-y平面的转矩;第四和第五压力传感器用于测求x-z平面的 扭矩;双向销轴力传感器和第六力传感器用于测求横向和纵向的载荷分量;环形电圈测力 传感器用于测求侧向的载荷分量;位移传感器用于确定轮式装载机工作装置的工作位置和 姿态。
【专利摘要】本实用新型公开了一种装载机工作装置载荷测试系统，是由装载机工作系统和载荷测试系统组成。所述工作系统包括铲斗、摇臂、连杆、动臂、液压缸和销轴等；所述载荷测试系统包括转矩测试模块、应力测试模块和位移测试模块等。本实用新型通过转矩测试模块中的压力力传感器及其相对位置测求三向转矩；通过压力传感器、双向销轴力传感器和环形电圈测力传感器测求三向应力；通过位移传感器确定工作装置位置和姿态。本实用新型能够同时测求作用在工作装置上的三向应力和三向转矩，并通过机械结构创新实现三向转矩解耦；本实用新型在测试方案上突破传统测试方法的局限，简化了测求过程，且部分测试模块可以重复利用，减少了测试成本，提高了测试效率。
【IPC分类】E02F9/24
【公开号】CN205189040
【申请号】CN201520997100
【发明人】陈鸿彬, 王继新, 刘铖, 江柱锦, 武玉倩, 史香云
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月6日