一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法，涉及工程机械技术领域，包括加载系统、液压系统、控制系统和应力应变测试系统，斗杆固定于垂直加载工装台上，垂直作动器通过垂直加载头向斗杆施加纵向垂直挖掘力，水平作动器通过水平加载头向斗杆施加纵向水平挖掘力，侧向作动器通过侧向加载头向斗杆施加横向回转扭矩负载，水平作动器、垂直作动器和侧向作动器均与液压系统连接，液压系统与控制系统连接，斗杆上用于设置应变件，应变件用于与应力应变测试系统连接。本发明专利技术提供的挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法能够实现对斗杆的三轴模拟加载测试，可以充分地反映实际工况，对斗杆成批地进行疲劳试验提供了较好的平台。

【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法
本专利技术涉及工程机械
，特别是涉及一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法。
技术介绍
液压挖掘机是工程机械中从事土方工程施工的主要机械类型，广泛应用于房屋、建设、铁路工程、水利建设、矿山等，是一种效率高、用途广泛的工程机械。由于挖掘机的工作载荷复杂多变，而挖掘机斗杆是其在作业过程中的主要的施力和受力部件，在交变载荷长期作用下，工作装置产生疲劳损伤，当累积损伤达到一定程度，就会导致疲劳破坏。这不仅会使装备功能丧失，而且很容易使孤立故障连带产生出从属故障，使轻度故障转变为致命性故障，甚至造成人身伤害。因此零部件失效分析是工程机械行业亟待解决的瓶颈问题。目前对挖掘机斗杆进行疲劳试验的方法有两种。其一，国内厂家普遍采用的方法是通过模拟实际的作业工况在现场进行挖掘作业，即通过整机的可靠性试验来对工作装置的疲劳性能进行考核。虽然现场试验结果能真实反映产品的实际情况，但应受场地、气候的影响大，试验周期长、耗费大、存在很大的局限性，已不能满足高速发展的需要。其二，申请号为200710020356.1的中国专利提出了一种液压挖掘机工作装置疲劳试验方法，该方法通过工作装置的一种典型姿态下的载荷谱，由一套作动器给挖掘机铲斗施加纵向挖掘力负载，另一套作动器给挖掘机铲斗施加横向回转扭矩负载，两套作动器交变加载，由应力应变测试系统监测，分析整个工作装置的应力状况，从而实现挖掘机两轴疲劳试验。但是该方法在纵向加载中只有垂直方向的力，而没有水平方向的挖掘力，与实际工况不符。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法，实现对斗杆的三轴模拟加载测试，可以充分地反映实际工况，对斗杆成批地进行疲劳试验提供了较好的平台。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统，包括加载系统、液压系统、控制系统和应力应变测试系统，所述加载系统包括龙门架、剪力墙、侧向加载工装台、垂直加载工装台、垂直作动器、水平作动器、侧向作动器、垂直加载头、水平加载头、侧向加载头、斗杆和地基，所述剪力墙和所述垂直加载工装台固定于所述地基上部的两侧，所述龙门架和所述侧向加载工装台均固定于所述地基上，所述龙门架设置于所述剪力墙与所述垂直加载工装台之间，所述侧向加载工装台位于所述龙门架下方，所述斗杆一端固定于所述垂直加载工装台上，所述斗杆另一端伸至所述龙门架下方；所述垂直作动器一端与所述龙门架连接，所述垂直作动器另一端与所述垂直加载头连接，并通过所述垂直加载头向所述斗杆施加纵向垂直挖掘力；所述水平作动器一端与所述剪力墙连接，所述水平作动器另一端与所述水平加载头连接，并通过所述水平加载头向所述斗杆施加纵向水平挖掘力；所述侧向作动器一端与所述侧向加载工装台连接，所述侧向作动器另一端与所述侧向加载头连接，并通过所述侧向加载头向所述斗杆施加横向回转扭矩负载；所述水平作动器、所述垂直作动器和所述侧向作动器均与所述液压系统连接，所述液压系统与所述控制系统连接，所述斗杆上用于设置应变件，所述应变件用于与所述应力应变测试系统连接。优选地，还包括第一销轴和第二销轴，通过所述第一销轴和所述第二销轴将所述斗杆反向安装于所述垂直加载工装台上，所述斗杆的下表面朝上设置，所述斗杆的下表面与所述地基平行设置。优选地，还包括第一支座，所述垂直加载头包括第一连接板和两个第一耳板，所述第一连接板一侧固定有所述第一支座，所述垂直作动器下端与所述第一支座铰接，所述第一连接板另一侧对称设置有两个所述第一耳板，各所述第一耳板上设置有一个第一通孔。优选地，还包括第二支座，所述水平加载头包括第二连接板和两个第二耳板，所述第二连接板一侧固定有所述第二支座，所述水平作动器远离所述剪力墙的一端与所述第二支座铰接，所述第二连接板另一侧对称设置有两个所述第二耳板，各所述第二耳板上设置有一个第二通孔。优选地，还包括第三支座，所述侧向加载头为连接块，所述连接块上设置有一个螺纹孔，所述连接块一侧固定有所述第三支座，所述侧向作动器远离所述侧向加载工装台的一端与所述第三支座铰接。优选地，还包括加载销轴和锁紧螺母，所述加载销轴的两端均设置有螺纹，所述第一连接板的长度大于所述第二连接板的长度，所述水平加载头套设于所述斗杆一端的外部，所述垂直加载头套设于所述水平加载头外部，所述连接块设置于靠近所述侧向作动器的所述第一耳板的外侧，所述加载销轴依次穿过一侧的所述第一通孔、两个所述第二通孔和另一侧的所述第一通孔，所述加载销轴的两端分别螺纹连接有所述连接块和所述锁紧螺母。优选地，还包括多个第一定位销，所述地基上设置有多个相互平行的倒T形地脚槽和多个第一定位销孔，所述倒T形地脚槽中设置有多个第一螺栓，各所述第一螺栓上端穿过所述垂直加载工装台并安装有一个第一螺母，各所述第一定位销穿过所述垂直加载工装台并安装于一个所述第一定位销孔中。优选地，还包括多个第二定位销，所述地基上还设置有多个第二定位销孔，所述倒T形地脚槽中设置有多个第二螺栓，各所述第二螺栓上端穿过所述侧向加载工装台并安装有一个第二螺母，各所述第二定位销穿过所述侧向加载工装台并安装于一个所述第二定位销孔中。本专利技术还提供一种基于挖掘机斗杆模拟加载测试系统的测试方法，包括以下步骤：将所述斗杆安装在所述垂直加载工装台上，在所述斗杆检测位置处贴上所述应变件，按照载荷谱对所述斗杆施加作用力，在所述控制系统上设置加载参数，所述控制系统通过所述液压系统控制所述垂直作动器、所述水平作动器和所述侧向作动器工作，由所述垂直作动器向所述斗杆施加纵向垂直挖掘力，所述水平作动器向所述斗杆施加纵向水平挖掘力，所述侧向作动器向所述斗杆施加横向回转扭矩负载，所述垂直作动器、所述水平作动器和所述侧向作动器交变加载，由所述应力应变测试系统对所述斗杆进行监测，分析所述斗杆的应力应变状况，从而实现对所述斗杆的三轴模拟加载测试。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的挖掘机斗杆模拟加载测试系统及测试方法，包括加载系统、液压系统、控制系统和应力应变测试系统，不仅可以模拟斗杆在挖掘过程中受到的正载，而且还包含了偏载和侧载的影响，与实际工况更符合，具有更可靠的参考价值和实际意义。本专利技术中采用三轴模拟加载测试试验，对斗杆与挖斗连接铰点施加负载，可以根据设计寿命进行疲劳试验，得出斗杆疲劳破坏薄弱部分，从而对斗杆进行结构进行技术改进和优化，提升斗杆的使用寿命。本专利技术的测试系统及测试方法操作简便，容易实现，成本低，对斗杆成批地进行疲劳试验提供了较好的平台。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的挖掘机斗杆模拟加载测试系统中加载系统的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图；图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统，其特征在于，包括加载系统、液压系统、控制系统和应力应变测试系统，所述加载系统包括龙门架、剪力墙、侧向加载工装台、垂直加载工装台、垂直作动器、水平作动器、侧向作动器、垂直加载头、水平加载头、侧向加载头、斗杆和地基，所述剪力墙和所述垂直加载工装台固定于所述地基上部的两侧，所述龙门架和所述侧向加载工装台均固定于所述地基上，所述龙门架设置于所述剪力墙与所述垂直加载工装台之间，所述侧向加载工装台位于所述龙门架下方，所述斗杆一端固定于所述垂直加载工装台上，所述斗杆另一端伸至所述龙门架下方；所述垂直作动器一端与所述龙门架连接，所述垂直作动器另一端与所述垂直加载头连接，并通过所述垂直加载头向所述斗杆施加纵向垂直挖掘力；所述水平作动器一端与所述剪力墙连接，所述水平作动器另一端与所述水平加载头连接，并通过所述水平加载头向所述斗杆施加纵向水平挖掘力；所述侧向作动器一端与所述侧向加载工装台连接，所述侧向作动器另一端与所述侧向加载头连接，并通过所述侧向加载头向所述斗杆施加横向回转扭矩负载；所述水平作动器、所述垂直作动器和所述侧向作动器均与所述液压系统连接，所述液压系统与所述控制系统连接，所述斗杆上用于设置应变件，所述应变件用于与所述应力应变测试系统连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机斗杆模拟加载测试系统，其特征在于，包括加载系统、液压系统、控制系统和应力应变测试系统，所述加载系统包括龙门架、剪力墙、侧向加载工装台、垂直加载工装台、垂直作动器、水平作动器、侧向作动器、垂直加载头、水平加载头、侧向加载头、斗杆和地基，所述剪力墙和所述垂直加载工装台固定于所述地基上部的两侧，所述龙门架和所述侧向加载工装台均固定于所述地基上，所述龙门架设置于所述剪力墙与所述垂直加载工装台之间，所述侧向加载工装台位于所述龙门架下方，所述斗杆一端固定于所述垂直加载工装台上，所述斗杆另一端伸至所述龙门架下方；所述垂直作动器一端与所述龙门架连接，所述垂直作动器另一端与所述垂直加载头连接，并通过所述垂直加载头向所述斗杆施加纵向垂直挖掘力；所述水平作动器一端与所述剪力墙连接，所述水平作动器另一端与所述水平加载头连接，并通过所述水平加载头向所述斗杆施加纵向水平挖掘力；所述侧向作动器一端与所述侧向加载工装台连接，所述侧向作动器另一端与所述侧向加载头连接，并通过所述侧向加载头向所述斗杆施加横向回转扭矩负载；所述水平作动器、所述垂直作动器和所述侧向作动器均与所述液压系统连接，所述液压系统与所述控制系统连接，所述斗杆上用于设置应变件，所述应变件用于与所述应力应变测试系统连接。


2.根据权利要求1所述的挖掘机斗杆模拟加载测试系统，其特征在于，还包括第一销轴和第二销轴，通过所述第一销轴和所述第二销轴将所述斗杆反向安装于所述垂直加载工装台上，所述斗杆的下表面朝上设置，所述斗杆的下表面与所述地基平行设置。


3.根据权利要求2所述的挖掘机斗杆模拟加载测试系统，其特征在于，还包括第一支座，所述垂直加载头包括第一连接板和两个第一耳板，所述第一连接板一侧固定有所述第一支座，所述垂直作动器下端与所述第一支座铰接，所述第一连接板另一侧对称设置有两个所述第一耳板，各所述第一耳板上设置有一个第一通孔。


4.根据权利要求3所述的挖掘机斗杆模拟加载测试系统，其特征在于，还包括第二支座，所述水平加载头包括第二连接板和两个第二耳板，所述第二连接板一侧固定有所述第二支座，所述水平作动器远离所述剪力墙的一端与所述第二支座铰接，所述第二连接板另一侧对称设置有两个所述第二耳板，各所述第二耳板上设置有一个第二通孔。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利东，贾志鹏，韩亮亮，王雷，韩刚，曹雪芹，陈向辉，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14