一种土壤切削阻力测试试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于涉及一种测试装置，具体涉及一种土壤切削阻力测试试验装置。
【背景技术】
[0002]土壤切削所研宄的范围很广泛，常见于土石方机械中。比如挖掘机正铲反铲的参数决定；推土机推土板参数的决定；装载机作用力的分析等。
[0003]比切削阻力是计算切削阻力时常用的概念，它表示开挖单位断面面积土壤时的阻力。事实上，当土壤切削断面面积确定时，不同的切削角度、切削深度、断面宽度下得到的切削阻力或挖掘阻力是不同的。
[0004]现有的土壤切削装置设计笨重，造价成本较高，且效率不高。因此土壤切削阻力及切削装置切削机理的研宄对提高土壤切削效率、优化切削工作装置的设计、降低制造成本有很重要的意义。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种设计简单、造价低廉、试验方便的土壤切削阻力测试的试验装置。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种土壤切削阻力测试试验装置，包括承载板，承载板的前部设置有倾斜于水平面的铲板，承载板通过带有拉力传感器的牵拉装置牵引移动。
[0008]进一步地，所述的承载板上设置有轮轴，轮轴上安装有滚轮，承载板通过滚轮安装在轨道上。
[0009]进一步地，所述的承载板前端设置有一对拉环，两个拉环之间连接有拉栓，拉栓通过钢丝绳与牵拉装置连接。
[0010]进一步地，所述的承载板与水平面平行设置，承载板的前端垂直设置有竖板，铲板安装在竖板上。
[0011]进一步地，所述的竖板上可拆卸地设置有安装板，铲板安装于安装板的底部，与安装板之间呈钝角设置。
[0012]进一步地，所述的轨道安装于一个框架中，该框架是由两对平行的侧板围城的矩形结构，轨道设置于较长的一对侧板上，承载板位于框架中。
[0013]进一步地，在框架的较短的一对侧板的其中一个侧板内侧设置所述的牵拉装置，牵拉装置采用卷扬机。
[0014]进一步地，在框架外部侧板的连接部位通过角钢进行加固。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0016]相较于室内台架试验装置，本实用新型设计简单，造价低廉，且试验场地不受限制，试验装置可以方便拆卸组装，方便移动到室内土槽实验室和室外试验场地，试验简便，可重复性好，而且通过拉拽的方式牵引铲板，测试拉力其稳定性好。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的总体结构示意图；
[0018]图中标号代表:1一框架，101—侧板，2—拉力传感器，3—I产板，4一竖板，5—承载板，6—滚轮，7—安装板，8—拉环，9一拉栓，10—轨道，11 一牵拉装置，12—角钢，13—钢丝绳。
【具体实施方式】
[0019]参见图1，一种土壤切削阻力测试试验装置，包括承载板5，承载板5的前部设置有倾斜于水平面的铲板3，承载板5通过带有拉力传感器2的牵拉装置11牵引移动。
[0020]构成本试验装置的基本结构包括一个可以活动的承载板5，承载板5上可以添加配重。承载板5前端设置有铲板3，铲板3倾斜于水平面设置，可与水平面之间呈O?90°的夹角。试验时铲板3前端插入土壤中，牵拉装置11运作，带动承载板5运动，同时使铲板3在土壤中切割土壤并持续移动，在这个过程中，拉力传感器2可采集到铲板3切削土壤的阻力数据，供研宄使用。
[0021 ] 为了便于承载板5的运动，承载板5上设置有轮轴，轮轴上安装有滚轮6，承载板5通过滚轮6安装在轨道10上，滚轮6和轨道10之间为嵌入式配合。轨道10可保证承载板5运动过程中的平稳，便于拉拽牵引，使拉力传感器2采集到准确的数据。轨道10为倒V形轮式轨道10，可限制承载板5在竖直方向上的运动。承载板5和滚轮6构成小车结构，小车前行时滚轮6承受滚动摩擦力，而当铲板3的切削深度达到一定值时，滚轮6和轨道10之间的摩擦阻力占整个系统阻力的比重很小，可以忽略不计。小车的倒V型槽滚轮6与上下两条轮式轨道10配合间隙小，切削时轮轨将小车限制在同一水平面上，可以在减少小车配重的同时保证水平切削，整体稳定性好，也节省了材料和能源。
[0022]牵拉装置11和承载板5之间的具体连接方式是，承载板5前端设置有一对拉环8，两个拉环8之间连接有拉栓9，拉栓9通过钢丝绳13与牵拉装置11连接。拉环8的轴线与轮轴垂直且在一个水平面上，钢丝绳13穿过拉栓9交汇于铲板3正前方，拉力在车轮轴所在的平面内，不会产生沿滚轮6旋转方向的扭转力矩。
[0023]前述的拉力传感器2串联设置在钢丝绳13上，能准确采集承载板5运动过程中铲板3切削土壤的阻力信息。
[0024]承载板5与水平面平行设置，承载板5的前端垂直设置有竖板4，铲板3安装在竖板4上。竖板4起到安装铲板3的作用，竖板4上开设有销槽，竖板4上通过螺栓组和垫片安装有安装板7，铲板3安装于安装板7的底部。铲板3和安装板7可以是一体式结构，可以设置多种夹角的铲板3与安装板7，通过螺栓拆卸，可以调整不同的切削深度，或更换不同角度的铲板3。试验开始前，将铲板3固定在确定的位置，即切削深度一定，切削时合力方向在水平方向上。所述铲板3可以替换为齿形铲斗、犁和不同的切削装置，互换性好。
[0025]为了使本装置具有更好的集成性，便于移动，轨道10安装于一个框架I中，该框架I是刚性体结构，是由两对平行的侧板101围城的矩形结构，轨道10设置于较长的一对侧板101上，承载板5位于框架I中。轨道10可以设置两对，两对轨道10分别将两侧的车轮夹在其中，使车轮只能在水平方向运动。在框架I的较短的一对侧板101的其中一个侧板101内侧设置所述的牵拉装置11，牵拉装置11采用卷扬机，拉力传感器2通过电缆与数据采集分析仪连接，用来测试卷扬机拉拽小车时的拉力，及铲板3切削土壤的切削阻力。在框架I外部侧板101的连接部位通过角钢12进行加固，可以方便地组装与拆卸，且可以根据实际情况改变侧板101的长度。
[0026]本实用新型可以在框架I两端侧板101上对称安装两个卷扬机，可以进行双向试验，提高试验效率。同时，选择具有变频可调速功能的卷扬机，可以改变切削速度，测试不同切削速度下的切削阻力。
[0027]本实用新型刚性体结构框架I可以牢靠的固定在地面上，在试验的过程中可以保证整个试验装置的稳定性。
[0028]本装置的工作过程如下:
[0029]试验前，整平并预压处理一块试验场地，将框架I整体固定在试验场地上，保证试验时装置的稳定性；小车放置在框架I的上下两条轨道10之中，将小车移动到靠近较短侧板101的起始点处，将铲板3固定在深度确定的位置上，省去了铲板3开始切入土壤的竖直分力，这样切削时的合力在水平方向上；钢丝绳13穿过拉栓9交汇于铲板3正前方；将卷扬机的钢丝绳13绕过一个带有挂钩的动滑轮，绕过动滑轮的钢丝绳13的起始端固定在卷扬机一侧，并将挂钩拉至铲板3正前方交汇的钢丝绳13处，使用一个拉力传感器2将小车的钢丝绳13与卷扬机的钢丝绳13连接起来，并放置在小车前方，使钢丝绳13处于自由放松状态；其中拉力传感器2通过电缆与数据采集分析仪连接，试验时可以实时采集切削阻力数据；通过控制卷扬机的开关按钮实现小车的前进和铲板3对土壤的切削，切削时通过数据采集分析仪采集切削阻力。
[0030]本实用新型试验装置可以通过更换不同角度、不同断面宽度的铲板3，改变每次试验切削深度，进行多组不同条件下的试验，得到不同条件下的切削阻力，互换性好，适用性好。
[0031]本实用新型试验装置采用拉拽牵引的方式进行土壤切削，车轮与轨道10为嵌入式配合，摩擦力小，相较于切削阻力可以忽略不计。安装有灵敏度较高的拉力传感器2，测试拉力的稳定性好，可靠性高。本实用新型试验装置设计简单，节约材料，造价低廉，试验装置便于移动，不受场地限制，可以进行多组不同条件下的切削试验。
【主权项】
1.一种土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，包括承载板(5)，承载板(5)的前部设置有倾斜于水平面的铲板(3)，承载板(5)通过带有拉力传感器(2)的牵拉装置(11)牵引移动。
2.如权利要求1所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，所述的承载板(5)上设置有轮轴，轮轴上安装有滚轮出)，承载板(5)通过滚轮(6)安装在轨道(10)上。
3.如权利要求1所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，所述的承载板(5)前端设置有一对拉环(8)，两个拉环(8)之间连接有拉栓(9)，拉栓(9)通过钢丝绳(13)与牵拉装置(11)连接。
4.如权利要求1所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，所述的承载板(5)与水平面平行设置，承载板(5)的前端垂直设置有竖板(4)，铲板(3)安装在竖板(4)上。
5.如权利要求4所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，所述的竖板(4)上可拆卸地设置有安装板(7)，铲板(3)设置于安装板(7)的底部。
6.如权利要求2所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，所述的轨道(10)安装于一个框架(I)中，该框架(I)是由两对平行的侧板(101)围城的矩形结构，轨道(10)设置于较长的一对侧板(101)上，承载板(5)位于框架(I)中。
7.如权利要求6所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，在框架(I)的较短的一对侧板(101)的其中一个侧板(101)内侧设置所述的牵拉装置(11)，牵拉装置(11)采用卷扬机。
8.如权利要求6所述的土壤切削阻力测试试验装置，其特征在于，在框架(I)外部侧板(101)的连接部位通过角钢(12)进行加固。
【专利摘要】本实用新型公开了一种土壤切削阻力测试试验装置，包括承载板，承载板的前部设置有倾斜于水平面的铲板，承载板通过带有拉力传感器的牵拉装置牵引移动。本实用新型试验装置采用拉拽牵引的方式进行土壤切削，车轮与轨道为嵌入式配合，摩擦力小，相较于切削阻力可以忽略不计。安装有灵敏度较高的拉力传感器，测试拉力的稳定性好，可靠性高；装置设计简单，节约材料，造价低廉，试验装置便于移动，不受场地限制，可以进行多组不同条件下的切削试验。
【IPC分类】G01N3-58
【公开号】CN204556429
【申请号】CN201520251275
【发明人】吕彭民, 贺雨田, 桂发君, 吴金林, 雷江, 关泽强, 习艳会, 向清怡
【申请人】长安大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月23日