挖掘机回转摩擦阻力矩、回转力矩测试装置及测试方法与流程

本发明涉及挖掘机回转系统测试技术，尤其涉及一种回转摩擦阻力矩、挖掘机回转力矩测试装置及测试方法。

背景技术：

1、挖掘机回转作业过程中，回转力矩、回转摩擦阻力矩是影响其工作性能、效率和寿命的重要因素，对回转马达的选型有重要意义。目前，回转马达的选型是在挖掘机装配前，是以测试得到的圆周力、轴向力、径向力，以及与回转支承之间的摩擦阻力矩、倾覆力矩等为依据。但由于存在定位误差、安装误差，装配前后的回转力矩、回转摩擦阻力矩相差较大，所以采用合适的方法计算、标定整机回转力矩、回转摩擦阻力矩，有利于提高挖掘机回转性能。

2、现有技术《gb/t 7586-2018土方机械液压挖掘机试验方法》提出了挖掘机回转摩擦阻力矩的测试方法。但是，采集回转系统刚开始转动时的摩擦阻力矩，波动较大；计算方法将切向力认定为定值，导致测试误差较大。

3、现有技术cn212621214u提出了一种挖掘机回转力矩测试装置，虽可保证测试前拉力计与被测机型回转圆在同一平面，但仍未解决测试过程中拉力计与铲斗回转方向不共线的问题。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种挖掘机回转摩擦阻力矩、挖掘机回转力矩测试装置及测试方法，可对回转力矩、回转摩擦阻力矩进行一体化测试，拉力计与铲斗回转方向不共线时也能测试，提高测试精度，也提高装置的利用率。

2、技术方案：本发明的一种测试装置，其特征在于：包括位于定滑轮可升降支撑柱上方的定滑轮、位于加力装置可升降支撑柱上方的加力装置；所述加力装置包括电机、控制器、蜗轮蜗杆减速机与卷绳机；所述卷绳机通过钢丝绳与拉力计连接。

3、其中，所述的卷绳机通过轴承与蜗轮蜗杆减速机连接，轴承端部设有锁紧器(9)。

4、其中，所述的定滑轮可升降支撑柱与加力装置可升降支撑柱位于底座上，底座通过若干个穿过地脚螺栓孔的螺栓与外部机构连接。

5、测试装置的使用方法，其特征在于：将拉力计一端通过绕过定滑轮的钢丝绳与工作装置连接，另一端通过钢丝绳与加力装置连接，拉力计保持水平，以此测得拉力；控制器控制电机运转，通过蜗轮蜗杆减速机将动力传递到卷绳机中，卷绳机将钢丝绳收入，带动停机的挖掘机回转系统运动。

6、挖掘机回转摩擦阻力矩的测试方法，其特征在于：包括下述步骤：

7、1)调整挖掘机姿态，斗杆液压缸全缩，铲斗液压缸全伸，调整动臂液压缸，使斗底处于动臂液压缸铰轴高度；

8、2)安装加速度传感器与陀螺仪至挖掘机回转系统，加速度传感器测试回转系统的加速度a，陀螺仪测试转过的角度θ；

9、3)测试之前，测量工作装置到挖掘机回转中心的距离r，测量工作装置到定滑轮的距离l，角度t的计算公式1为：其中r为工作装置到挖掘机回转中心的距离，l为工作装置到定滑轮的距离，θ为陀螺仪试验转过的角度；

10、工作装置的切向力ft的计算公式2为：ft＝fsin(t-θ)，其中f为输出拉力，ft为工作装置所受的切向力；

11、根据力矩平衡，将工作装置所受的切向力ft转化为回转重心所受的圆周力fc的计算公式3为：ftr＝fcrc，其中rc为回转系统重心到挖掘机回转中心的距离的设计值，fc为回转系统重心所受到的圆周力；

12、建立回转系统的运动方程，为计算公式4：fc＝ma+jα/rc+mr/rc，其中m为回转系统的质量，a为回转系统的加速度，α为回转系统的角加速度，α＝a/r，j为回转系统的转动惯量定值；

13、4)测试开始，挖掘机发动机停机，加力装置电机启动，电机带动卷绳机将钢丝绳收入，钢丝绳带动回转系统运动，当回转系统运动平稳时，回转摩擦阻力矩趋于稳定，测试过程中分别取三组数据，每组数据为各自对应的回转系统的加速度a、转过角度θ；

14、5)联立公式1、公式2以及测得的转角θ求得ft；利用公式3和求得的ft求得fc；将测试得到三组回转系统的加速度a以及求得的fc带入公式4，并联立求解求得回转摩擦阻力矩mr。

15、挖掘机回转力矩的测试方法，其特征在于：包括下述步骤：

16、1)调整挖掘机姿态，斗杆液压缸全缩，铲斗液压缸全伸，调整动臂液压缸，使斗底处于动臂液压缸铰轴高度；

17、2)关闭加力装置，锁紧器锁死卷绳机使钢丝绳保持不动；打开挖掘机最大油门，沿加力装置相反方向回转，当回转系统不动时，回转力趋于稳定；

18、3)切向力角度t′的计算公式5为：其中r为工作装置到挖掘机回转中心的距离，l为工作装置到定滑轮的距离，为陀螺仪试验转过的角度；

19、4)工作装置的切向力f′t的计算公式6为：其中f为输出拉力；

20、5)回转力矩m的计算公式7为：m＝f′tr。

21、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明设计了测试装置，可对回转力矩、回转摩擦阻力矩一体化测试，提高了装置的利用率。本发明建立切向力与回转角度之间的关系，解决拉力计与铲斗回转方向不共线时也能测试的问题。此外，测试回转摩擦阻力矩时，避开回转系统刚开始转动时回转摩擦阻力矩波动较大的问题，将转动惯量考虑进去，在速度平稳时测试回转摩擦阻力矩，减小测试数据波动，极大的提高了测试精度。

技术特征：

1.一种测试装置，其特征在于：包括位于定滑轮可升降支撑柱(6)上方的定滑轮(3)、位于加力装置可升降支撑柱(8)上方的加力装置；所述加力装置包括电机(12)、控制器(1)、蜗轮蜗杆减速机(2)与卷绳机(10)；所述卷绳机(10)通过钢丝绳(5)与拉力计(4)连接。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的卷绳机(10)通过轴承(11)与蜗轮蜗杆减速机(2)连接，轴承(11)端部设有锁紧器(9)。

3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的定滑轮可升降支撑柱(6)与加力装置可升降支撑柱(8)位于底座上，底座通过若干个穿过地脚螺栓孔(7)的螺栓与外部机构连接。

4.根据权利要求1所述的测试装置的使用方法，其特征在于：将拉力计(4)一端通过绕过定滑轮(3)的钢丝绳(5)与工作装置连接，另一端通过钢丝绳(5)与加力装置连接，拉力计(4)保持水平，以此测得拉力；控制器(1)控制电机(12)运转，通过蜗轮蜗杆减速机(2)将动力传递到卷绳机(10)中，卷绳机将钢丝绳(5)收入，带动停机的挖掘机回转系统运动。

5.挖掘机回转摩擦阻力矩的测试方法，其特征在于：包括下述步骤：

6.挖掘机回转力矩的测试方法，其特征在于：包括下述步骤：

技术总结
本发明公开了一种挖掘机回转摩擦阻力矩、回转力矩测试装置，包括位于定滑轮可升降支撑柱上方的定滑轮、位于加力装置可升降支撑柱上方的加力装置；加力装置包括电机、控制器、蜗轮蜗杆减速机与卷绳机；卷绳机通过钢丝绳与拉力计连接。并公开了该装置的使用方法，回转摩擦阻力矩的测试方法与回转力矩测试方法。本发明可对回转力矩、回转摩擦阻力矩进行一体化测试，拉力计与铲斗回转方向不共线时也能测试，提高测试精度，也提高装置的利用率。

技术研发人员：冯涛,王飞,张孝天,彭振,张文远,居世昊
受保护的技术使用者：徐州徐工挖掘机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13