本发明专利技术公开一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置与测试方法，包括设置在基坑中的土槽槽座，所述土槽槽座的底部一侧与所述基坑的底面之间活动铰接并设有角度传感器、底部另一侧与所述基坑的底面之间设有倾角调节组件，所述土槽槽座的内部设有土槽，所述土槽的外周壁与所述土槽槽座的内周壁之间设有若干可移动的水平力传感器，所述土槽的外底壁与所述土槽槽座的内底壁之间设有若干可移动的竖向力传感器；所述土槽内装填有用于动态挖掘阻力测试的作业介质；本测试装置结构简单，易于安装和使用，能够方便准确的测量出挖掘作业过程中的动态挖掘阻力，测量过程中不受挖掘作业物料的限制，也不受限于挖掘机的结构形式和挖掘方式。也不受限于挖掘机的结构形式和挖掘方式。也不受限于挖掘机的结构形式和挖掘方式。
【技术实现步骤摘要】
一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置与测试方法
[0001]本专利技术涉及到挖掘机械测试
，具体涉及到一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置与测试方法。
技术介绍
[0002]挖掘机是一种在国防工业、民用建筑、道路桥梁建设等众多领域应用和发挥着重要作用的工程机械。挖掘阻力的测试与验证是进行挖掘机研发设计时必要的输入，其与挖掘力大小相等，方向相反，是挖掘机重要的性能参数。
[0003]目前，挖掘机挖掘阻力的测试多使用地锚，钢丝绳一端固定在斗齿上，一端缠绕在滚筒上，与大地相连，通过这种方法可以测得某一姿态下最大挖掘力，属于静态测试；目前还存在另一种方案，通过测量挖掘机实际挖掘过程中的油缸压力、位移，结合动力学基本方程，可以解算出斗齿尖处等效挖掘阻力，属于动态测试。静态测量法只能获取某一姿态下的挖掘力或者挖掘阻力，不能获得作业过程中的阻力动态数据；动态测量使用测量执行机构的相关数据，并根据建立的力学模型解算获取斗齿尖等效阻力的动态测量方法，虽然能获取动态阻力数据，但该方法根据机构形式建立力学模型，不具有普适性，且解算过程复杂、易出错。
[0004]如中国专利技术专利申请(公开号：CN109653287A)在2019年公开了一种挖掘机检测平台，其包括镶嵌在钢筋混凝土中的地锚桩、固定在阻尼钢板，阻尼钢板上设有若干条相互平行排布的筋条，地锚桩上设置有多个栓系孔，栓系孔的轴向与阻尼板上的筋条平行。该检测平台的使用能够检测挖掘机的牵引力和挖掘力，但是很明显的受平台结构所限，与实际挖掘情况有偏差，只能获取某些固定姿态下了挖掘力。
[0005]又如中国专利技术专利(公告号：CN107239624B)在2020年公开了一种研究挖掘机工作装置应力特性的三维图谱法，通过测试、统计得到挖掘阻力系数和阻力矩系数，对挖掘机整机进行运动与力学分析，建立理论挖掘力求解模型。该方法基于工作装置区域规划对工作装置进行集成有限元分析，得到动臂、斗杆、铲斗和整个工作装置的最大应力值以及对应区域编号，呈现最大应力值以及所在区域的空间分布，但是这些模型的建立过于复杂，计算繁琐，而且也不能够完全反映出挖掘机实际的挖掘状态。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置与测试方法，不受挖掘物料、挖掘机机构形式影响，无需复杂的数学解算过程，能够直接测得挖掘机挖掘过程中的动态挖掘阻力。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置，包括设置在基坑中的土槽槽座，所述土槽槽座的底部一侧与所述基坑的底面之间活动铰接并设有角度传感器、底部另一侧与所述基坑的底面之间设有倾角调节组件，所述土槽槽座的内部设有土槽，所述土槽的外周壁与所述
土槽槽座的内周壁之间设有若干可移动的水平力传感器，所述土槽的外底壁与所述土槽槽座的内底壁之间设有若干可移动的竖向力传感器；所述土槽内装填有用于动态挖掘阻力测试的作业介质，所述土槽槽座的外周壁与所述基坑的内周壁之间设有让位间距。
[0009]本测试装置结构简单，易于安装和使用，能够方便准确的测量出挖掘作业过程中的动态挖掘阻力，测量过程中不受挖掘作业物料的限制，也不受限于挖掘机的结构形式和挖掘方式。
[0010]所述基坑和可倾斜调节的土槽能够模拟出更加贴近实际的挖掘环境，使得基坑上方的挖掘机在挖掘时基本与实际挖掘相差无几，这样的条件下进行挖掘阻力的测试和分析，更能够反馈出真实的情况，测量准确性和有效性更好。
[0011]所述土槽槽座的设置，提供了一个可活动的载物空间，通过调整所述土槽槽座的倾角即可实现所述土槽及其内部作业介质的倾斜角度的调节，既方便调控也有利于测量精度的把控。具体的，所述活动铰接和所述倾角调节组件的配合设置，能够任意调节土槽倾斜角度，保证测量范围，在活动铰接处设置的角度传感器，能够准确获得需求方向上的倾角大小。
[0012]所述土槽与所述土槽槽座之间设置多个所述水平力传感器和所述竖向力传感器，使得所述土槽与所述土槽槽座不直接接触，这样所述土槽受到的各项外力就能够直接被这些传感器检测出来，从而反映出挖掘机挖掘时的作用力和反作用力，使得挖掘阻力实时可测量；而且所述水平力传感器和所述竖向力传感器起到了支撑作用，同时土槽与土槽槽座内壁之间也能够夹持住这些传感器，这些传感器不需要固定在土槽槽座上，这些传感器是活动的，便于倾斜调节。
[0013]进一步的，所述基坑为上部开口的矩形地坑，所述基坑的周壁和底面均通过混凝土浇注而成，所述基坑的深度大于所述土槽槽座的高度。
[0014]这样的基坑及其四周能够承受较大的压力，挖掘机能够自行移动至并停靠在基坑旁边进行挖掘测试，稳定性和安全性较高，不需要额外的固定装置。
[0015]进一步的，所述土槽和所述土槽槽座分别为钢板拼焊成型的开口箱型结构，所述土槽的周壁与所述土槽槽座的周壁分别平行设置，所述土槽的底壁也与所述土槽槽座的底壁平行设置。
[0016]采用高强度钢板拼焊成型的土槽和土槽槽座，具有结构简单，易于制作，成本低的优点，而且具有较高的强度，能够满足装载作业介质和挖掘测试的需求。平行的设置，能够让所述土槽和所述土槽槽座保持同步倾斜和移动，这样测得的倾斜角度能够为两者所用。
[0017]进一步的，所述基坑的底面设有若干铰接座，若干所述铰接座一字排开并分别通过旋转铰链与所述土槽槽座的下部边缘铰接，所述旋转铰链处设置所述角度传感器。
[0018]进一步的，所述倾角调节组件包括设置在所述基坑底面上的液压油缸，所述液压油缸的活塞杆向上伸出并抵接所述土槽槽座的底部；所述倾角调节组件为一字排开的若干个，多个所述倾角调节组件的液压油缸同步顶升。
[0019]调节倾斜角度时，所述液压油缸的活塞杆向上顶起，抬升所述土槽槽座的一侧，由于所述土槽槽座的另一侧铰接，则所述土槽槽座绕侧板旋转，与水平面形成倾斜角度，此时所述角度传感器能够实时获取调节的实际角度；所述土槽跟随所述土槽槽座同步倾斜。多个铰接座和多个液压油缸的平行排布，能够保证支撑的稳定性。
[0020]进一步的，所述土槽槽座的外底壁上设有若干道导向槽，所述导向槽与所述活塞杆一一对应设置，所述导向槽为倾斜需求方向上的长条形槽；所述活塞杆的端部还设有滚球，所述滚球抵接在所述导向槽内。
[0021]进一步的，所述水平力传感器和所述竖向力传感器分别安装在低摩擦力运动副上，所述低摩擦力运动副分别抵接所述土槽槽座的内侧壁和内底壁；所述低摩擦力运动副为滑块或者带滚轮的传感器安装座，所述土槽槽座的内侧壁和内底壁均为光滑平整面。
[0022]将安装这些传感器的底座设置为低摩擦力运动副，比如滚轮，能够减少摩擦力的影响，减少摩擦阻力过大造成的误差和测量不正确，同时能够根据吨位进行摩擦力补偿修正，以减少外在摩擦力的影响。
[0023]进一步的，所述作业介质为等级土壤、碎石块、土石混合物等实际挖掘中出现的挖掘介质，能够根据实际工况选择不同的物质作为填充物，以使其更接近本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，包括设置在基坑中的土槽槽座，所述土槽槽座的底部一侧与所述基坑的底面之间活动铰接并设有角度传感器、底部另一侧与所述基坑的底面之间设有倾角调节组件，所述土槽槽座的内部设有土槽，所述土槽的外周壁与所述土槽槽座的内周壁之间设有若干可移动的水平力传感器，所述土槽的外底壁与所述土槽槽座的内底壁之间设有若干可移动的竖向力传感器；所述土槽内装填有用于动态挖掘阻力测试的作业介质，所述土槽槽座的外周壁与所述基坑的内周壁之间设有让位间距。2.根据权利要求1所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述基坑为上部开口的矩形地坑，所述基坑的周壁和底面均通过混凝土浇注而成，所述基坑的深度大于所述土槽槽座的高度。3.根据权利要求1所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述土槽和所述土槽槽座分别为钢板拼焊成型的开口箱型结构，所述土槽的周壁与所述土槽槽座的周壁分别平行设置，所述土槽的底壁也与所述土槽槽座的底壁平行设置。4.根据权利要求1所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述基坑的底面设有若干铰接座，若干所述铰接座一字排开并分别通过旋转铰链与所述土槽槽座的下部边缘铰接，所述旋转铰链处设置所述角度传感器。5.根据权利要求1所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述倾角调节组件包括设置在所述基坑底面上的液压油缸，所述液压油缸的活塞杆向上伸出并抵接所述土槽槽座的底部；所述倾角调节组件为一字排开的若干个，多个所述倾角调节组件的液压油缸同步顶升。6.根据权利要求5所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述土槽槽座的外底壁上设有若干道导向槽，所述导向槽与所述活塞杆一一对应设置，所述导向槽为倾斜需求方向上的长条形槽；所述活塞杆的端部还设有滚球，所述滚球抵接在所述导向槽内。7.根据权利要求1所述的挖掘机挖掘阻力动态测试装置，其特征在于，所述水平力传感器和所述竖向力传感器分别安装在低摩擦力运动副上，所述低摩擦力运动副分别抵接所述土槽槽座的内侧壁和内底壁；所述低摩擦力运动副为滑块或者带滚轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉兵，耿家文，孙崇，宋士超，
申请(专利权)人：徐州徐工挖掘机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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