一种挖掘机载荷测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明专利主要涉及一种载荷测试装置，特别涉及一种挖掘机铲斗载荷测试装置。
【背景技术】
[0002]目前，挖掘机载荷谱测试主要装置为应变计结合载荷标定的装置进行。具体装置为:结合铲斗、斗杆及中间连接件结构特征，布置应变计、组成各种惠更斯电桥，对布置好应变计的结构件进行载荷标定，经联合求解得到应变计输出应变和相应载荷的标定系数，由此标定系数可由结构件应变值得到铲斗和斗杆所受工作载荷；其缺点是:该装置步骤繁琐，工作量及工作强度大，由于连接部件结构复杂，惠更斯电桥布置难度很大，一般只能得到挖掘机两个方向的载荷。
【发明内容】
[0003]本发明专利的目的是提供一种挖掘机载荷测试装置。
[0004]本发明由双向销轴传感器、第一压力传感器、四个第二压力传感器、螺杆、万向节、扭矩传感器、角度传感器、挖掘机铲斗、斗杆、连杆、摇杆、铲斗液压缸组成。所述斗杆截断为前后两段，断口处以金属厚板焊接封口，后段截面四角开四个螺纹孔。双向销轴传感器用作销轴，穿入铲斗及斗杆连接孔，两端旋入螺母固定。所述第一压力传感器安装于铲斗液压杆前端，与摇杆连杆连接处的销轴通过三通套管连接。所述角度传感器安装于摇杆连杆连接处，通过销轴与连杆固定，与摇杆有相对转动。所述万向轴一端与所述扭矩传感器沿轴向焊接固连，一端与所述斗杆前段截面焊接固连，所述扭矩传感器另一端与所述斗杆后端截面焊接固连。所述四个压力传感器与螺杆沿轴向固连，螺杆安装入所述斗杆后段截面处的四个螺纹孔，调整螺杆伸出量使压力传感器与斗杆前段接触并有一定预紧力。所述四个压力传感器与斗杆通过金属半球体与斗杆前段点接触。
[0005]本发明的有益效果:
[0006]1.本发明能够同时测求作用在装载机工作装置上的三向应力和三向转矩，解决了过去无法同时测求完整六分力的问题；
[0007]2.本发明通过机械结构创新实现了三向转矩解耦，减小了相互之间的干扰；
[0008]3.本发明通过压力传感器等直接测得载荷数据，无需进行复杂的载荷标定和电路计算，前期测试准备和后期数据处理过程得到简化。且适用于装载机的各个工作段，无需进行系统调整，简化了测试过程；
[0009]4.本发明涉及到的测试装置成本较低，经济性好，部分测试模块可重复使
【附图说明】
[0010]图1是本发明专利的结构安装示意图。
[0011]图2是本发明专利的挖掘机斗杆改装部分的放大示意图。
[0012]图3是本发明专利的挖掘机斗杆改装部分的侧视剖面图。
【具体实施方式】
[0013]请参阅图1至图3所示，本实施例是由:角度传感器4、挖掘机铲斗1、斗杆13、连杆2、摇杆5、双向销轴传感器3、第一压力传感器6、四个第二压力传感器9、螺杆11、万向节8、扭矩传感器10、液压缸15和铲斗液压杆7等组成。所述斗杆13截断为前后两段，斗杆前段131与斗杆后段132，断口处以金属厚板焊接封口，斗杆后段132截面四角开四个螺纹孔。所述双向销轴传感器3用作销轴，穿入铲斗I及斗杆前段131连接孔，两端旋入螺母固定。所述第一压力传感器6安装于铲斗液压杆7前端，与摇杆5连杆2连接处的销轴通过三通套管连接。所述角度传感器安装于摇杆5连杆2连接处，通过销轴与连杆2固定，与摇杆5有相对转动。所述万向轴8 一端与所述扭矩传感器10沿轴向焊接固连，一端与所述斗杆前段131截面焊接固连，所述扭矩传感器10另一端与所述斗杆后段132截面焊接固连。所述四个压力传感器9与螺杆沿轴向固连，螺杆安装入所述斗杆后段截面处的四个螺纹孔，调整螺杆伸出量使压力传感器9与斗杆前段131接触并有一定预紧力。所述四个压力传感器9与斗杆13通过金属半球体与斗杆前段131点接触。
[0014]本发明的工作过程和原理如下:
[0015]测试前按图1至图3所示位置安装好传感器，并连接信号采集卡及电脑终端。挖掘机进行正常作业，载荷数据将会自动记录。测试所得的数据通过运算求解铲斗所承受的各向载荷。角度传感器的测量量用于解算铲斗、连杆、摇杆与斗杆所组成的四连杆机构的几何形态:由于此四连杆机构只有一个自由度，测得的连杆与摇杆的角度可以确定唯一几何位置。第一压力传感器测得的数据可通过几何关系计算出连杆受的二向力，进而再次通过几何关系解算铲斗耳板上两孔的受力的合力在过斗杆竖直平面内的分力。双向销轴传感器测得的数据可用于测量铲斗耳板下两孔所受力的合力在过斗杆竖直平面内的分力。斗杆压力传感器用于测试斗杆所受各向弯矩:当斗杆受弯矩时，其前段后段绕万向轴旋转，四角的压力传感器限制其转动，通过压力传感器测得的力及压力传感器据中心的万向轴的距离可以计算出各向弯矩。扭矩传感器用于测试斗杆所受扭矩。测得的斗杆所受的扭矩和弯矩可以解算铲斗所受的扭矩和弯矩。综合数据，可以通过几何关系解算铲斗所受的各向力及力矩。
【主权项】
1.一种挖掘机载荷测试装置，其特征在于: 包括有角度传感器、挖掘机铲斗、斗杆、连杆、摇杆、双向销轴传感器、液压杆压力传感器、斗杆压力传感器、螺杆、万向节、扭矩传感器、铲斗液压缸； 对挖掘机斗杆进行改装，挖掘机的斗杆被截为前后两段，断口处以金属板填充封口并固定，后段截面处金属板四角开螺纹孔；双向销轴传感器安装于铲斗及斗杆连接处的孔，代替此处原销轴传力；液压杆压力传感器安装于液压杆端处，与摇杆连杆处的销轴通过三通零件活动连接；角度传感器安装于摇杆连杆连接处，连杆与销轴固连，摇杆与销轴相对转动，角度传感器与摇杆相对固定，监测销轴与摇杆相对转动，进而用于测量摇杆与连杆的相对角度；万向轴与扭矩传感器沿轴向固连，万向轴与斗杆前部于截面处固连，扭矩传感器与斗杆后部于截面处固连；四个斗杆压力传感器与螺杆轴向固连，螺杆安装入斗杆后段截面处的四个螺纹孔，调整螺杆伸出量使压力传感器与斗杆前段接触并有一定预紧力，进而使斗杆前后段的相对运动得到约束，压力传感器与斗杆前段以金属半球点接触。2.根据权利要求1所述的一种挖掘机载荷测试装置，其特征在于: 双向销轴传感器用于测试铲斗所受沿斗杆及垂直斗杆向上的载荷分量；四个斗杆压力传感器用于测试斗杆所受各向弯矩；扭矩传感器用于测试斗杆所受扭矩；角度传感器用于解算挖掘机铲斗四连杆机构几何形态；液压缸压力传感器用于解算连杆受力。3.根据权利要求2所述的一种挖掘机载荷测试装置，其特征在于:通过解算铲斗四连杆机构几何形态和连杆受力，解算铲斗耳板上两孔的受力的合力在过斗杆中线竖直平面内的分力；通过解算双向销轴传感器所测得的两向分力，解算铲斗耳板下两孔的受力的合力在过斗杆中线竖直平面内的分力；测得的斗杆所受的扭矩和弯矩解算铲斗所受的扭矩和弯矩；综合数据，解算铲斗所受的各向力及力矩。
【专利摘要】本发明公开了一种挖掘机载荷测试装置，包括经改装后的斗杆、连杆、摇杆、铲斗、万向节、压力传感器、角度传感器、双向销轴传感器等。斗杆中间某位置截断，通过万向节相连截断后两部分，连接处以压力传感器固定住相对位移；连杆与摇杆之间安装角度传感器；斗杆和铲斗通过双向销轴传感器相连；液压杆与连杆连接出以压力传感器相连。本发明涉及的挖掘机载荷测试装置解决了挖掘机一般工况下无法精确测量各向载荷的问题，尤其是解决了测量铲斗侧向扭矩的问题。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN105333984
【申请号】CN201510882321
【发明人】王继新, 刘铖, 陈鸿彬, 江柱锦, 武玉倩, 史香云
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月6日