一种机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台，其包括有试验台底座、提升电机、提升电机底座、推压电机、推压电机底座、提升滚筒、提升滚筒轴承座、推压滚筒、推压滚筒轴承座、动臂、连接块、销轴、斗杆、铲斗、动臂滑轮、铲斗滑轮、第一限位块、第二限位块、提升转速传感器、推压转速传感器、旋转角度传感器、位移传感器、第一同步带传动系统、第二同步带传动系统、推压钢丝绳、提升钢丝绳、变频器、信号放大器、控制器、电脑和销轴滑轮；本实用新型专利技术可以真实模拟机械式挖掘机的挖掘过程，通过闭环回路控制系统实现所需的挖掘轨迹，测得机械式挖掘机在各种工作状态下的性能参数，以及测试不同挖掘轨迹以及速度下所损耗的功率。
【技术实现步骤摘要】
机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台
本技术涉及一种工程机械样机试验装置，尤其是一种机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台。
技术介绍
冶金矿藏及煤矿多数适于露天开采，目前，我国矿藏露天开采量占全国总产量比重相对较低，因此我国的矿藏露天开采的潜力巨大。在间断式露天采矿剥离及采矿挖掘作业中，机械式挖掘机发挥着主要作用，随着大型配套运输车技术的成熟，大斗容机械式挖掘机有着产量大、效率高、生产成本低的优势，尤其对于大型露天开采，采矿设备大型化发展的步伐更快，大型机械式挖掘机已成为装备制造业的重点。对于大型机械式挖掘机，为了提高工作效率、预测产品性能、提高产品设计性能以及缩短产品开发周期，需要对工作装置的性能进行试验，测试其在相应挖掘轨迹下的功率损耗及满斗率，以寻找最优挖掘轨迹，降低生产成本、提高工作效率。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足之处，而提供一种机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台，本技术可以模拟机械式挖掘机的工作状态，并对规划好的轨迹进行测试，测得机械式挖掘机在各种工作状态下的性能参数，同时也可以测试不同挖掘轨迹以及速度下所损耗的功率。本技术包括有试验台底座、提升电机、提升电机底座、推压电机、推压电机底座、提升滚筒、提升滚筒轴承座、推压滚筒、推压滚筒轴承座、动臂、连接块、销轴、斗杆、铲斗、动臂滑轮、铲斗滑轮、第一限位块、第二限位块、提升转速传感器、推压转速传感器、旋转角度传感器、位移传感器、第一同步带传动系统、第二同步带传动系统、推压钢丝绳、提升钢丝绳、变频器、信号放大器、控制器、电脑和销轴滑轮；试验台底座置于地面，提升电机与提升电机底座通过螺栓固连于试验台底座上，推压电机与推压电机底座通过螺栓固连于试验台底座上，提升滚筒轴承座与推压滚筒轴承座通过螺栓固连于试验台底座上，提升滚筒、推压滚筒通过顶丝分别固定于提升滚筒轴承座和推压滚筒轴承座上，动臂底端与试验台底座铰接，动臂顶端通过钢丝绳与试验台底座相连，连接块与销轴通过顶丝固定，销轴通过滑动轴承与动臂相连，斗杆通过滑动轴承与连接块相连，第一限位块和第二限位块通过螺栓分别固定于斗杆的两端，铲斗通过连杆以及螺栓固连于斗杆前端，动臂滑轮固定在动臂顶端，铲斗滑轮铰接于铲斗上方，提升转速传感器通过螺栓固定于试验台底座上，提升转速传感器输入端通过弹性联轴器与提升电机输出端相连，推压转速传感器通过螺栓固定于试验台底座上，推压转速传感器输入端通过弹性联轴器与推压电机输出轴相连，旋转角度传感器通过螺栓固定于动臂与连接块铰接处，旋转角度传感器输入端与销轴通过弹性联轴器相连，位移传感器通过螺栓固定于连接块上，位移传感器牵引端通过螺栓固定于斗杆前端，提升电机通过第一同步带传动系统与提升滚筒输入端相连，推压电机通过第二同步带传动系统与推压滚筒输入端相连，提升钢丝绳绕过动臂滑轮、铲斗滑轮后两端均通过螺栓固定于提升滚筒上，两根推压钢丝绳一端分别沿顺时针、逆时针固定于推压滚筒上，两根推压钢丝绳的另外一端绕过销轴滑轮分别固定于第一限位块以及第二限位块上，变频器、信号放大器、控制器和电脑均放置于操作台上；电脑与控制器有线连接，控制器分别与变频器、信号放大器、提升转速传感器、推压转速传感器和旋转角度传感器有线连接，变频器分别与提升电机和推压电机有线连接，信号放大器与位移传感器有线连接。所述的斗杆上方具有一个与自身平行的光轴，光轴两端与斗杆两端通过螺栓进行固定，连接块上端有一个U型槽，通过光轴与U型槽的配合来限制斗杆沿轴向转动，使斗杆相对于连接块仅存在轴向上的移动。所述的两根推压钢丝绳分别沿顺时针与逆时针方向绕在推压滚筒上，其另一端分别固定于斗杆端，使推压滚筒在正反转时能分别完成对斗杆推拉的控制。所述的提升电机和推压电机安装抱闸系统，避免在非工作状态斗杆产生滑动。所述的试验台底座底具有配重，避免在测试过程中试验台发生倾翻。所述铲斗的斗齿可拆卸，方便测试对不同齿型对工作装置性能的影响，铲斗底座可拆卸，方便称量铲斗内物料的重量。所述第一限位块和第二限位块的作用之一是用来限制斗杆的行程，另一作用为固定推压钢丝绳。所述的旋转角度传感器以及位移传感器，采用极坐标系得出实时挖掘轨迹，销轴中心为极坐标系的极点，沿极点向下竖直方向的射线看做极轴，旋转角度传感器所测角度为铲斗实时位置的极角，位移传感器所得长度为铲斗实时位置的极径。所述的信号放大器，其对电压信号进行放大，并使电压信号频率响应平坦、失真小，其输入输出线为屏蔽线，避免电磁干扰。本技术的工作过程如下：首先对试验设备进行连线，电机通过变频器进行输出转速的控制，本技术控制器采用NI公司的cRIO，变频器的控制信号由控制器输出，提升速度传感器、推压速度传感器以及旋转角度传感器均通过cRIO的9361模块进行供电及数据采集，位移传感器的输出信号先经过信号放大器，再由控制器采集，所采集的信号通过电脑进行处理。启动电机前首先需要对铲斗的初始位置进行确定，确定初始位置铲斗齿尖与销轴中心之间的距离以及斗杆相对于试验台底座的角度，并对电机所需转速进行确定，根据优化得到的轨迹进行反推，得到铲斗的提升速度以及斗杆推压的速度，通过提升及推压速度可以得到滚筒所需的转速，滚筒与电机之间通过同步带进行传动，通过传动比进行计算得到电机所需输出转速。将试验台置于物料前方，调整好试验台底座相对于物料的位置，以便进行挖掘，启动电源，通过电脑手动控制铲斗到达初始挖掘的位置，电脑运行控制程序，输入所需转速，启动电机，提升电机转动，通过键传动带动带轮，输出轴带轮通过同步带传动带动提升滚筒，提升滚筒转动带动提升钢丝绳运动使铲斗提升，推压滚筒的正反转动带动推压钢丝绳使斗杆进行推拉，通过铲斗的提升与推压完成对物料的挖掘。挖掘完成后停止电机，此时电机内抱闸自动抱死，使电机输出轴不发生转动，使铲斗固定在最后的位置，方便对物料进行处理，打开铲斗底部，卸出物料进行称重并对数据进行记录。旋转角度传感器与位移传感器可以反映出铲斗真实的挖掘轨迹，以便与仿真结果进行比较。电机的控制采用闭环回路控制系统，试验台采用两种控制系统。第一种首先根据轨迹计算出所需的电机转速，由控制器对电机的输出转速进行采集，采集后与所需转速进行比较，然后将偏差输入模糊PID控制器得出变频器所需的控制电压，再通过控制器进行控制，完成一次试验后，通过旋转角度传感器与位移传感器画出的轨迹，与所需轨迹进行比较。第二种是在第一种的前提下在回路中加入旋转角度传感器与位移传感器，通过实时轨迹与理论轨迹进行比较，计算得出偏差，将偏差输入模糊PID控制器得出变频器所需电压，由转速偏差所得控制电压与由轨迹偏差所得的控制电压分别乘以权重系数计算出最终变频器控制电压。本技术的有益效果：能模拟模拟机械式挖掘机的工作状态，并对规划好的轨迹进行测试，测得不同挖掘轨迹以及速度下所损耗的功率以及机械式挖掘机在各种工作状态下的性能参数。附图说明图1为本技术的立体示意图。图2为本技术的主视图。图3为本技术的俯视图。图4为本技术的局部剖视图。其中：1-试验台底座；2-提升电机；3-提升电机底座；4-推压电机；5-推压电机底座；6-提升滚筒；7-提升滚筒轴承座；8-推压滚筒；9-推压滚筒轴承座；10-动臂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台，其特征在于：包括有试验台底座(1)、提升电机(2)、提升电机底座(3)、推压电机(4)、推压电机底座(5)、提升滚筒(6)、提升滚筒轴承座(7)、推压滚筒(8)、推压滚筒轴承座(9)、动臂(10)、连接块(11)、销轴(12)、斗杆(13)、铲斗(14)、动臂滑轮(15)、铲斗滑轮(16)、第一限位块(171)、第二限位块(172)、提升转速传感器(18)、推压转速传感器(19)、旋转角度传感器(20)、位移传感器(21)、第一同步带传动系统(221)、第二同步带传动系统(222)、推压钢丝绳(23)、提升钢丝绳(24)、变频器(25)、信号放大器(26)、控制器(27)、电脑(28)和销轴滑轮(29)；试验台底座(1)置于地面，提升电机(2)与提升电机底座(3)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，推压电机(4)与推压电机底座(5)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，提升滚筒轴承座(7)与推压滚筒轴承座(9)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，提升滚筒(6)、推压滚筒(8)通过顶丝分别固定于提升滚筒轴承座(7)和推压滚筒轴承座(9)上，动臂(10)底端与试验台底座(1)铰接，动臂(10)顶端通过钢丝绳与试验台底座(1)相连，连接块(11)与销轴(12)通过顶丝固定，销轴(12)通过滑动轴承与动臂(10)相连，斗杆(13)通过滑动轴承与连接块(11)相连，第一限位块(171)和第二限位块(172)通过螺栓分别固定于斗杆(13)的两端，铲斗(14)通过连杆以及螺栓固连于斗杆(13)前端，动臂滑轮(15)固定在动臂(10)顶端，铲斗滑轮(16)铰接于铲斗(14)上方，提升转速传感器(18)通过螺栓固定于试验台底座(1)上，提升转速传感器(18)输入端通过弹性联轴器与提升电机(2)输出端相连，推压转速传感器(19)通过螺栓固定于试验台底座(1)上，推压转速传感器(19)输入端通过弹性联轴器与推压电机(4)输出轴相连，旋转角度传感器(20)通过螺栓固定于动臂(10)与连接块(11)铰接处，旋转角度传感器(20)输入端与销轴(12)通过弹性联轴器相连，位移传感器(21)通过螺栓固定于连接块(11)上，位移传感器(21)牵引端通过螺栓固定于斗杆(13)前端，提升电机(2)通过第一同步带传动系统(221)与提升滚筒(6)输入端相连，推压电机(4)通过第二同步带传动系统(222)与推压滚筒(8)输入端相连，提升钢丝绳(24)绕过动臂滑轮(15)、铲斗滑轮(16)后两端均通过螺栓固定于提升滚筒(6)上，两根推压钢丝绳(23)一端分别沿顺时针、逆时针固定于推压滚筒(8)上，两根推压钢丝绳(23)的另外一端绕过销轴滑轮(29)分别固定于第一限位块(171)以及第二限位块(172)上，变频器(25)、信号放大器(26)、控制器(27)和电脑(28)均放置于操作台上；电脑(28)与控制器(27)有线连接，控制器(27)分别与变频器(25)、信号放大器(26)、提升转速传感器(18)、推压转速传感器(19)和旋转角度传感器(20)有线连接，变频器(25)分别与提升电机(2)和推压电机(4)有线连接，信号放大器(26)与位移传感器(21)有线连接。...
【技术特征摘要】
1.一种机械式挖掘机工作装置样机性能测试试验台，其特征在于：包括有试验台底座(1)、提升电机(2)、提升电机底座(3)、推压电机(4)、推压电机底座(5)、提升滚筒(6)、提升滚筒轴承座(7)、推压滚筒(8)、推压滚筒轴承座(9)、动臂(10)、连接块(11)、销轴(12)、斗杆(13)、铲斗(14)、动臂滑轮(15)、铲斗滑轮(16)、第一限位块(171)、第二限位块(172)、提升转速传感器(18)、推压转速传感器(19)、旋转角度传感器(20)、位移传感器(21)、第一同步带传动系统(221)、第二同步带传动系统(222)、推压钢丝绳(23)、提升钢丝绳(24)、变频器(25)、信号放大器(26)、控制器(27)、电脑(28)和销轴滑轮(29)；试验台底座(1)置于地面，提升电机(2)与提升电机底座(3)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，推压电机(4)与推压电机底座(5)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，提升滚筒轴承座(7)与推压滚筒轴承座(9)通过螺栓固连于试验台底座(1)上，提升滚筒(6)、推压滚筒(8)通过顶丝分别固定于提升滚筒轴承座(7)和推压滚筒轴承座(9)上，动臂(10)底端与试验台底座(1)铰接，动臂(10)顶端通过钢丝绳与试验台底座(1)相连，连接块(11)与销轴(12)通过顶丝固定，销轴(12)通过滑动轴承与动臂(10)相连，斗杆(13)通过滑动轴承与连接块(11)相连，第一限位块(171)和第二限位块(172)通过螺栓分别固定于斗杆(13)的两端，铲斗(14)通过连杆以及螺栓固连于斗杆(13)前端，动臂滑轮(15)固定在动臂(10)顶端，铲斗滑轮(16)铰接于铲斗(14)上方，提升转速传感器(18)通过螺栓固定于试验台底座(1)上，提升转速传感器(18)输入端通过弹性联轴器与提升电机(2)输出端相连，推压转速传感器(19)通过螺栓固定于试验台底座(1)上，推压转速传感器(19)输入端通过弹性联轴器与推压电机(4)输出轴相连，旋转角度传感器(20)通过螺栓固定于动臂(10)与连接块(11)铰接处，旋转角度传感器(20)输入端与销轴(12)通过弹性联轴器相连，位移传感器(21)通过螺栓固定于连接块(11)上，位移传感器(21)牵引端通过螺栓固定于斗...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨锐鹏，王国强，田鹤，崔达，刘洋，邢少杰，鲁艳鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22
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