一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置

摘要

本发明具体为一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置，解决了目前在多种路面条件下对车轮进行测试的装置仍处于空白状态的问题。土槽上端面设置有基体框架，基体框架顶端设置有导轨和丝杠，且基体框架一侧设置有电机；执行机构包括执行滑块和移动滑块，移动滑块与执行滑块之间设置有拉力传感器，移动滑块上固定有执行机架，执行机架下端设置有车轮；刮土机构包括刮土滑块，刮土滑块上固定有刮土侧板，刮土侧板底部固定有刮土板；沉陷量测试机构包括测试滑块，测试滑块上固定有测试侧板，测试侧板底端设置有激光板和控制器，激光板设置有垂直激光发射器和激光回波接收器。本发明可同时对车轮的沉陷量和牵引力进行测试。

说明书

技术领域

本发明涉及针对松软路面环境的车轮试验装置，具体为一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置。

背景技术

农用拖拉机、重型卡车、轮式履带车等需要通过土壤、砂地等质地不同的松软路面，需要研制高通过性的车辆行走机构。加大轮胎或履带的接地面积以减轻对路面的单位压力，并加大发动机功率以提高驱动力，可改善车辆通过松软路面的能力，但在同样的轴荷下，采用这种方案将会显著增加松软路面上轮胎行驶阻力。

路面车辆行走理论的研究需要根据试验目的研制测力车和其他试验设备，以测定车辆行走机构与路面之间的力学关系。为了提高车辆在松软路面的通过性能，需要进一步研究轮胎、履带等行走机构在松软路面上牵引力、沉陷量之间的变化规律和相互关系，获得更加优越的车轮设计参数。现有针对松软路面的车轮沉陷量和牵引力的试验研究主要采用实际路面测试方法，利用量尺测量轮辙深度，无法实现对车轮沉陷量的连续测量和精确测量，难以获得与车轮沉陷量相对应的牵引力参数。因此，研制一种根据土壤参数以及土壤与车轮之间作用的缩比模型试验装置，有助于测定车轮沉陷量和牵引力的关系，解决车轮在松软路面的通过性问题。

发明内容

本发明为了解决目前在多种松软路面条件下对车轮进行测试存在测量精度较差的问题，提供了一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置，包括土槽，土槽上端面设置有基体框架，基体框架顶端设置有导轨和位于导轨下方的丝杠，且基体框架一侧设置有与丝杠一端连接的电机，导轨上设置有执行机构和位于其两侧的刮土机构及沉陷量测试机构；执行机构包括套在导轨上且与丝杠螺纹连接的执行滑块和套在导轨上的移动滑块，移动滑块与执行滑块之间设置有与两者连接的拉力传感器，移动滑块上固定有位于其下方的执行机架，执行机架下端设置有上端与其铰接的车轮连接架，车轮连接架下端设置有轮轴，轮轴两侧均设置有配重，轮轴上设置有车轮；刮土机构包括套在导轨上且与丝杠螺纹连接的刮土滑块，刮土滑块上固定有位于其下方的刮土侧板，刮土侧板底部固定有连接板，连接板上固定有刮土板，刮土板的上下两端均开有若干刮土槽，沉陷量测试机构包括套在导轨上且与丝杠螺纹连接的测试滑块，测试滑块上固定有位于其下方的测试侧板，测试侧板底端设置有激光板和位于激光板上方的控制器，激光板的下表面设置有垂直激光发射器和激光回波接收器，激光回波接收器的输出端与控制器的输入端连接。

进行测试作业时，电机驱动丝杠转动，带动执行滑块移动，在拉力传感器的作用下，移动滑块随之运动，进而带动执行机架、车轮连接架及轮轴移动，实现车轮沿土槽内路面运动；与此同时，丝杠同时驱动刮土滑块及测试滑块移动，刮土滑块通过刮土侧板及连接板带动刮土板在车轮前方移动，对土槽内路面进行整备；测试滑块带动测试侧板及激光板在车轮后方移动，激光板上的激光对路面沉陷量进行测量，控制器对扫描的数据进行储存，以便进行后续分析。

刮土板的结构参数L₁、L₂、L₄和L₈长度相等，均是10至20mm，L₃和L₇尺寸相等，均是320至400mm，L₅的取值范围是60至72mm，L₆的取值范围是30至36mm，H₁的取值范围是40至46mm，R的取值范围是30至36mm，H₂的取值范围是10至15mm。

本发明结构设计合理可靠，可同时对缩比模型的车轮沉陷量和牵引力进行测试，测量精度得到有效的保证，而且可以通过调整刮土板位置或调换刮土板上下端来实现在不同松软路面环境下对车轮测试的要求，具有结构简单，操作方便且稳定性好的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图2中电机处的结构示意图；

图4为图1中执行机构的结构示意图；

图5为图1中刮土机构的结构示意图；

图6为图1中沉陷量测试机构的结构示意图；

图7为图5中刮土板的结构示意图；

图8为图7的主视示意图。

图中：1-基体框架，1.1-第一横杆，1.2-第一纵杆，1.3-第二横杆，1.4-第二纵杆，1.5-第三纵杆，1.6-第四纵杆，1.7-第一支撑腿，1.8-第二支撑腿，1.9-第三支撑腿，1.10-第四支撑腿，2-电机，2.1-电机支座，3-丝杠，3.1-第一支座，3.2-第二支座，4-执行机构，4.1-执行滑块，4.2-拉力传感器，4.3-移动滑块，4.4-执行机架，4.5-车轮连接架，4.6-配重，4.7-车轮，4.8-轮轴，5-刮土机构，5.1-刮土滑块，5.2-刮土侧板，5.3-连接板，5.4-刮土板，6-沉陷量测试机构，6.1-测试滑块，6.2-测试侧板，6.3-控制器，6.4-激光板，7-土槽，8-导轨。

具体实施方式

实施例1

一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置，包括土槽7，土槽7上端面设置有基体框架1，基体框架1顶端设置有导轨8和位于导轨8下方的丝杠3，且基体框架1一侧设置有与丝杠3一端连接的电机2，导轨8上设置有执行机构4和位于其两侧的刮土机构5及沉陷量测试机构6；执行机构4包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的执行滑块4.1和套在导轨8上的移动滑块4.3，移动滑块4.3与执行滑块4.1之间设置有与两者连接的拉力传感器4.2，移动滑块4.3上固定有位于其下方的执行机架4.4，执行机架4.4下端设置有上端与其铰接的车轮连接架4.5，车轮连接架4.5下端设置有轮轴4.8，轮轴4.8两侧均设置有配重4.6，轮轴4.8上设置有车轮4.7；刮土机构5包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的刮土滑块5.1，刮土滑块5.1上固定有位于其下方的刮土侧板5.2，刮土侧板5.2底部固定有连接板5.3，连接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下两端均开有若干刮土槽；沉陷量测试机构6包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的测试滑块6.1，测试滑块6.1上固定有位于其下方的测试侧板6.2，测试侧板6.2底端设置有激光板6.4和位于激光板6.4上方的控制器6.3，激光板6.4的下表面设置有垂直激光发射器和激光回波接收器，激光回波接收器的输出端与控制器6.3的输入端连接。

刮土板5.4的结构参数L₁、L₂、L₄和L₈长度相等，均是10mm，L₃和L₇尺寸相等，均是320mm，L₅的取值范围是60mm，L₆的取值范围是30mm，H₁的取值范围是40mm，R的取值范围是30mm，H₂的取值范围是10mm。

实施例2

一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置，包括土槽7，土槽7上端面设置有基体框架1，基体框架1顶端设置有导轨8和位于导轨8下方的丝杠3，且基体框架1一侧设置有与丝杠3一端连接的电机2，导轨8上设置有执行机构4和位于其两侧的刮土机构5及沉陷量测试机构6；执行机构4包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的执行滑块4.1和套在导轨8上的移动滑块4.3，移动滑块4.3与执行滑块4.1之间设置有与两者连接的拉力传感器4.2，移动滑块4.3上固定有位于其下方的执行机架4.4，执行机架4.4下端设置有上端与其铰接的车轮连接架4.5，车轮连接架4.5下端设置有轮轴4.8，轮轴4.8两侧均设置有配重4.6，轮轴4.8上设置有车轮4.7；刮土机构5包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的刮土滑块5.1，刮土滑块5.1上固定有位于其下方的刮土侧板5.2，刮土侧板5.2底部固定有连接板5.3，连接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下两端均开有若干刮土槽；沉陷量测试机构6包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的测试滑块6.1，测试滑块6.1上固定有位于其下方的测试侧板6.2，测试侧板6.2底端设置有激光板6.4和位于激光板6.4上方的控制器6.3，激光板6.4的下表面设置有垂直激光发射器和激光回波接收器，激光回波接收器的输出端与控制器6.3的输入端连接。

刮土板5.4的结构参数L₁、L₂、L₄和L₈长度相等，均是20mm，L₃和L₇尺寸相等，均是400mm，L₅的取值范围是72mm，L₆的取值范围是36mm，H₁的取值范围是46mm，R的取值范围是36mm，H₂的取值范围是15mm。

实施例3

一种缩比模型车轮沉陷量和牵引力测试装置，包括土槽7，土槽7上端面设置有基体框架1，基体框架1顶端设置有导轨8和位于导轨8下方的丝杠3，且基体框架1一侧设置有与丝杠3一端连接的电机2，导轨8上设置有执行机构4和位于其两侧的刮土机构5及沉陷量测试机构6；执行机构4包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的执行滑块4.1和套在导轨8上的移动滑块4.3，移动滑块4.3与执行滑块4.1之间设置有与两者连接的拉力传感器4.2，移动滑块4.3上固定有位于其下方的执行机架4.4，执行机架4.4下端设置有上端与其铰接的车轮连接架4.5，车轮连接架4.5下端设置有轮轴4.8，轮轴4.8两侧均设置有配重4.6，轮轴4.8上设置有车轮4.7；刮土机构5包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的刮土滑块5.1，刮土滑块5.1上固定有位于其下方的刮土侧板5.2，刮土侧板5.2底部固定有连接板5.3，连接板5.3上固定有刮土板5.4，刮土板5.4的上下两端均开有若干刮土槽；沉陷量测试机构6包括套在导轨8上且与丝杠3螺纹连接的测试滑块6.1，测试滑块6.1上固定有位于其下方的测试侧板6.2，测试侧板6.2底端设置有激光板6.4和位于激光板6.4上方的控制器6.3，激光板6.4的下表面设置有垂直激光发射器和激光回波接收器，激光回波接收器的输出端与控制器6.3的输入端连接。

刮土板5.4的结构参数L₁、L₂、L₄和L₈长度相等，均是14mm，L₃和L₇尺寸相等，均是368mm，L₅的取值范围是69mm，L₆的取值范围是32mm，H₁的取值范围是45mm，R的取值范围是33mm，H₂的取值范围是11mm。

具体实施过程中，基体框架1是由位于其上端的第一横杆1.1、第一纵杆1.2、第二横杆1.3、第二纵杆1.4，第三纵杆1.5、第四纵杆1.6和竖向设置的第一支撑腿1.7、第二支撑腿1.8、第三支撑腿1.9和第四支撑腿1.10连接制成的，导轨8位于第一纵杆1.2和第二纵杆1.4中心点的连线上，电机2固定设置在电机支座2.1上，电机支座2.1固定设置在第三纵杆1.5和第四纵杆1.6的中心对称线上；丝杠3的两端设置有套在其上的第一支座3.1和第二支座3.2，且第一支座3.1和第二支座3.2沿基体框架1的中心对称线分别固定设置在第一纵杆1.2和第二纵杆1.4的下部；车轮4.7通过轴承连接在轮轴4.8上，且轮轴4.8的两侧均设置有配重4.6。

刮土板5.4上端的刮土槽为弧形槽，刮土板5.4下端的刮土槽为锥形槽，且刮土板5.4上下两端的刮土槽可上下对调设置；刮土板5.4用于在对车轮进行测试时预先将实验用土刮平，保证每次实验时起始状态相同，刮土板5.4的上端与下端设计了2种刮土槽型，针对砂石、土壤等不同质地松软路面选用弧形或锥形刮土槽型，解决刮土过程中砂石或土壤在刮土板前堆积的问题，降低刮土板的工作阻力；垂直激光发射器和激光回波接收器用于测量车轮压过土壤后的沉陷量。