本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种用于表面铣削刀具的模拟测试装置。
背景技术：
铣刨机和冷再生机等路面机械被广泛应用于公路路面的维修养护中。目前的测试装置只能测量铣削刀具整体所受到的阻力的大小，不能准确地测量铣削刀具所受到的三向力的大小，因而不能根据铣削刀具实际所受到的三向力的大小来合理分配整机的作业功率。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种用于表面铣削刀具的模拟测试装置，以获取表面铣削刀具的三向力的大小。
本实用新型提供一种用于表面铣削刀具的模拟测试装置，包括转动体和刀具测量组件，刀具测量组件包括支撑装置和测量部件，支撑装置用于将待测刀具安装于转动体的外周面上，支撑装置包括设置有测量部件以获取待测刀具的径向力的第一测量面、设置有测量部件以获取待测刀具的切向力的第二测量面和设置有测量部件以获取待测刀具的轴向力的第三测量面。
进一步地，测量部件包括应变片，支撑装置包括与切向力的方向垂直的支撑竖梁和与支撑竖梁垂直设置的支撑横梁，支撑横梁通过支撑横梁的两端支撑于转动体上，第一测量面设置于支撑横梁上，第二测量面和第三测量面均设置于支撑竖梁上。
进一步地，支撑横梁的与径向力的方向垂直的相对的两个端面中的至少一个端面形成第一测量面，支撑竖梁的与切向力的方向垂直的相对的两个端面中的至少一个端面形成第二测量面，支撑竖梁的与轴向方向垂直的相对的两个端面中的至少一个形成第三测量面。
进一步地，测量部件还包括数据处理装置，数据处理装置根据应变片测量的应力变化计算获取待测刀具的径向力、切向力和轴向力。
进一步地，支撑竖梁沿径向力的方向延伸。
进一步地，支撑竖梁位于支撑横梁的中央。
进一步地，刀具测量组件还包括角度调节结构，角度调节结构设置于支撑装置上以用于调节待测刀具的角度。
进一步地，刀具测量组件还包括用于安装待测刀具的刀座，角度调节结构包括具有倾斜面的倾斜座，倾斜面用于与刀座的底面配合以安装刀座，其中，倾斜面的角度可调节地设置；或者，倾斜座可更换地设置。
进一步地，刀具测量组件还包括用于将支撑装置安装于转动体上的安装结构，安装结构与转动体可拆卸地连接以改变支撑装置相对于转动体的位置。
进一步地，模拟测试装置还包括设置于转动体上的配重。
基于本实用新型提供的用于表面铣削刀具的模拟测试装置，包括转动体和刀具测量组件，刀具测量组件包括支撑装置和测量部件，支撑装置用于将待测刀具安装于转动体的外周面上且支撑装置包括设置有测量部件以获取径向力的第一测量面、设置有测量部件以获取切向力的第二测量面和设置有测量部件以获取轴向力的第三测量面。本实用新型的模拟测试装置能够实现对表面铣削刀具的三向力大小的测量。在实际的路面铣削过程中可以运用本实用新型的模拟测试装置进行模拟测试得到的测试结果进而对表面铣削机械整机的功率进行合理分配，提高整机能效，节约能源。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为路面铣削刀具在作业过程中的受力简图；
图2为本实用新型实施例的用于路面铣削刀具的模拟测试装置的结构示意图；
图3为图2中的平衡装置的结构以及应变片的分布示意图；
图4为支撑横梁上的应变片形成的电桥测试原理图。
各附图标记分别代表：
1-转动体；2-待测刀具；3-刀座；4-倾斜座；5-平衡装置；51-安装横梁；52-支撑竖梁；53-支撑横梁；6-安装支撑件；7-顶法兰；8-底法兰。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
下面以测试铣刨机的路面铣削刀具为例来说明本实用新型实施例的模拟测试装置的结构和工作过程。但是在此需要说明的是本实用新型实施例的模拟测试装置可以用来对任何表面铣削刀具进行模拟测试，并不限于路面铣削刀具。
图1示出路面铣削刀具在作业过程中的受力简图，附图标记P代表路面铣削刀具的刀尖。路面铣削刀具在作业过程中绕着转动体的中心做旋转运动，刀尖P的运行轨迹C2与转动体C1同轴设置。在此过程中刀具受到从刀具的刀尖到转动体的中心方向的径向力Fr，沿与刀具的转动方向相切的切向力Ft，沿转动体的轴向方向设置的轴向力Fn。本实用新型实施例的用于路面铣削刀具的模拟测试装置可以用来获取路面铣削刀具的受力状况。
参考图2所示，本实用新型实施例的路面铣削刀具的受力模拟测试装置包括转动体1和刀具测量组件。刀具测量组件包括支撑装置和测量部件。其中，支撑装置用于将待测刀具2安装于转动体1的外周上以在转动体1的带动下转动而进行铣削。支撑装置包括设置有测量部件以获取径向力的第一测量面、设置有测量部件以获取切向力的第二测量面和设置有测量部件以获取轴向力的第三测量面。
支撑装置将待测刀具安装于转动体上，因此刀具在作业过程中所受到的力的作用能够传递至支撑装置上，因此在支撑装置的相应位置设置测量部件就可以测量待测刀具的受力。在利用本实用新型实施例的模拟测试装置测量路面铣削刀具的受力时，在支撑装置的第一测量面设置的测量部件可以获取径向力，在支撑装置的第二测量面设置的测量部件可以获取切向力，在支撑装置的第三测量面设置的测量部件可以获取轴向力，因此本实用新型实施例的模拟测试装置能够实现对路面铣削刀具的三向力大小的测量。在实际的路面铣削过程中可以运用本实施例的模拟测试装置进行模拟测试得到的测试结果对整机的功率进行合理分配，提高整机能效，节约能源。
在此需要说明的，本实用新型实施例的模拟测试装置的支撑装置是专为测量刀具的受力而设置的。在实际进行铣刨作业的路面机械中并没有设置支撑装置。
下面根据图2至图4对本实用新型一具体实施例的路面铣削刀具的模拟测试装置的结构及测试原理进行详细说明。
如图2所示，本实施例的模拟测试装置包括转动体1和刀具测量组件。刀具测量组件包括支撑装置5和测量部件。在本实施例中，转动体1为类似于铣刨鼓的柱状体结构。在进行模拟测试时，将待测刀具2安装于支撑装置5上。
具体在本实施例中，如图3所示，测量部件包括应变片。支撑装置5包括与切向力的方向垂直的支撑竖梁52和与支撑竖梁52垂直设置的支撑横梁51。支撑横梁51通过其两端支撑于转动体1上。第一测量面设置于支撑横梁51上，第二测量面和第三测量面设置于支撑竖梁52上。第一测量面、第二测量面及第三测量面上均设置有应变片以分别测量各个测量面的应力变化。
支撑横梁51的两端与转动体1固定连接以使支撑横梁51的中间部分悬置于转动体1的外侧，因此当支撑横梁51受到径向力的作用时会产生变形，从而使设置于支撑横梁51上的应变片随之产生变形。
具体在本实施例中，支撑横梁51的与径向力的方向垂直的相对的两个端面(图3中的上端面和下端面)中的至少一个端面形成第一测量面。支撑竖梁52的与切向力的方向垂直的相对的两个端面(图3中的左端面和右端面)中的至少一个端面形成第二测量面，支撑竖梁52的与轴向方向垂直的相对的两个端面(图3中的前端面和后端面)中的至少一个形成第三测量面。
下面以支撑横梁51上设置应变片来测量径向力的原理进行详细说明。
支撑竖梁52位于支撑横梁51的中央。如图3所示，支撑横梁51的上端面包括分别位于支撑竖梁52的左右两侧的左侧上端面和右侧上端面。支撑横梁51的下端面包括分别位于支撑竖梁52的左右两侧的左侧下端面和右侧下端面。左侧上端面设置有第一应变片R1，左侧下端面设置有第二应变片R2，右侧上端面设置有第三应变片R3，右侧下端面设置有第四应变片R4。如图4所示，第一应变片R1、第二应变片R2、第三应变片R3和第四应变片R4形成全桥测试电桥来测量刀具的径向力。
同样地，支撑竖梁52包括与轴向力的方向垂直的两个端面(前端面和后端面)以及与切向力的方向垂直的两个端面(左端面和右端面)，在支撑竖梁52的前端面和后端面上设置应变片可以用来测量轴向力，在支撑竖梁52的左端面和右端面上设置应变片可以用来测量切向力。
具体地，可以在支撑竖梁52的前端面的左右两侧对称贴设应变片R5和R6，在支撑竖梁52的后端面的左右两侧对称贴设应变片(图中未示出)，共贴设四个应变片组成全桥。在支撑竖梁52的左端面的前后两侧对称贴设两个应变片，图中示出前侧的应变片R7。在支撑竖梁52的右端面的前后两侧对称贴设两个应变片，图中示出前侧的应变片R8。与获取待测刀具的径向力的原理相同，支撑竖梁52的前端面和后端面贴设的四个应变片形成测试电桥来获取待测刀具的轴向力。支撑竖梁52的左端面和右端面贴设的四个应变片形成测试电桥来获取待测刀具的切向力。
当然，在其他附图未示出的实施例中，也可以通过将应变片形成单桥电路或半桥电路来进行应变力的测试。
具体在本实施例中，为了稳定安装待测刀具2，支撑装置5包括设置于支撑竖梁51的上端的安装横梁53。待测刀具2安装于安装横梁53上，支撑横梁52安装于转动体1上。
在一个附图未示出的实施例中，支撑竖梁也可以不设置于支撑横梁的中央，同样可以测量刀具所受的三向力的大小。
在一个附图未示出的实施例中，为了更准确地测量轴向力的大小，可以在支撑竖梁的上方再设置与支撑竖梁垂直设置的悬臂梁，该悬臂梁的下端与支撑竖梁固定连接。在该悬臂梁上贴设应变片以测量轴向力。
在本实施例中，组成支撑装置的各个梁均为方形梁。但是在其他附图未示出的实施例中，也可以将支撑装置的各个梁设置为圆柱形。
优选地，为了使本实施例的模拟测试装置能够模拟测试在实际铣刨机上的不同角度的刀具的受力，本实施例的刀具测量组件还包括角度调节结构，角度调节结构设置于支撑装置上且角度调节结构能够调节待测刀具的角度。因此本实施例的刀具测量装置模拟测试装置可以对不同角度的刀具的受力进行测试，因此可以获取实际铣刨机的不同角度的刀具的受力，进而进一步优化在实际铣刨作业过程中对刀具的控制。
具体在本实施例中，刀具测量组件还包括用于安装待测刀具2的刀座3。模拟测试装置包括用于将刀座3安装到支撑装置5上的倾斜座4。倾斜座4具有用于安装刀座3的倾斜面。倾斜面用于与刀座3的底面配合以用于安装刀座3。倾斜面的倾斜角度可调节地设置以改变刀座的角度进而改变待测刀具2的角度。
具体地，可以提供具有不同倾斜角度的倾斜面的多个倾斜座。在对待测刀具进行模拟测试时，可以从多个倾斜座中选择相应倾斜角度的倾斜座来安装进而来改变待测刀具的角度。还可以在倾斜座上设置多个叠置的倾斜片，通过选择不同数量的倾斜片以及不同角度的倾斜片就可以对待测刀具2的安装角度进行调节。
因此，当需要测量位于铣刨鼓的不同位置或不同角度的刀具所受力的大小时可以通过改变刀具测量组件的安装位置或者通过更换倾斜座来改变待测刀具的安装角度。
在本实施例中，待测刀具2卡扣在刀座3内且待测刀具2可以在刀座3的安装孔内自由转动以保持待测刀具2的刀尖受力均匀，防止待测刀具偏磨影响测量结果。
优选地，刀具测量组件还包括用于将支撑装置安装于转动体1上的安装结构。安装结构与转动体1可拆卸地连接以随着待测刀具的角度改变而改变支撑装置相对于转动体1的位置以使各个测量面的受力能够与待测刀具受到的力的方向相对应。
具体在本实施例中，安装结构包括分别设置于支撑横梁5的两端的两个子安装结构。每个子安装结构包括与转动体1连接的连接件和用于将支撑横梁5支撑至离开转动体的安装支撑件6。安装支撑件6用于将支撑横梁5的两端支撑并与转动体之间具有一定距离，从而使支撑横梁相对于转动体悬空设置。
在本实施例中，连接件为包括底法兰8和顶法兰7的法兰连接件。在具体使用过程中，可以先将底法兰8直接固定设置于转动体1上。而将顶法兰7固定设置于安装支撑件6上。在需要进行模拟测试时，直接将顶法兰7与底法兰8连接即可，方便安装。
例如，底法兰8可以焊接在转动体1上，在需要进行模拟测试时，通过螺栓将顶法兰7与底法兰8进行连接。
优选地，为了使本实施例的模拟测试装置能够在模拟的过程中保持受力的平衡，本实施例的模拟测试装置还包括设置于转动体1上的配重9。配重9与刀具测量组件相对于转动体1的轴线对称设置。
在其他附图未示出的实施例中，也可以在转动体上设置多个配重，多个配重共同与刀具测量组件形成平衡。
优选地，本实施例的模拟测试装置还包括用于驱动转动体转动的驱动机构。当转动体为中空的柱状体时，可以将驱动机构安装于柱状体的空腔内。
由于在实际铣削作业过程中，铣刨鼓的外表面上设置有多个刀具。因此本实施例的模拟测试装置也可以在转动体1的外表面上设置多个刀具测量组件以直接对不同位置的刀具的受力进行测量，省去了不断改变刀具测量组件的位置的过程，提高测试效率。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。