一種單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)平臺(tái)，尤其是一種單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)申請人了解，室內(nèi)土槽是一種土壤一機(jī)器系統(tǒng)研究的必備實(shí)驗(yàn)設(shè)備，現(xiàn)有土槽通常是用來研究農(nóng)業(yè)機(jī)械性能的。上世紀(jì)30年代以來，為了提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的試驗(yàn)精度，許多國家相繼建立了土槽試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。一般地，土槽試驗(yàn)臺(tái)是在模擬田間土壤的含水率和堅(jiān)實(shí)度的條件下，控制農(nóng)機(jī)具的牽引速度、耕深和旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速，測試農(nóng)機(jī)具在行進(jìn)中所受的拉力、旋轉(zhuǎn)扭矩等參數(shù)，從而分析拉力、扭矩與牽引速度、耕深、轉(zhuǎn)速之間的相應(yīng)關(guān)系，為機(jī)具的開發(fā)與研究提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
[0003]近年來，土槽試驗(yàn)臺(tái)逐漸被用于車輛車輪移動(dòng)性能測試中。車輛地面力學(xué)是一門試驗(yàn)與理論結(jié)合的學(xué)科，引進(jìn)土槽進(jìn)行模擬試驗(yàn)是車輪地面力學(xué)非常重要的研究手段。在進(jìn)行越野車與松軟土壤研究時(shí)，可通過實(shí)際松軟地面試驗(yàn)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，但是由于以下原因，使得實(shí)際松軟地面試驗(yàn)受到限制:
[0004]a)即使是同一條松軟地面，土壤類型和土壤情況變化也很大，很難找到較為理想的松軟地面進(jìn)行試驗(yàn)；
[0005]b)含水量對(duì)土壤的特性影響很大，對(duì)于實(shí)際地面，很難有效控制器含水量；
[0006]c)同一地面重復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，土壤處理麻煩且具有一定的難度；
[0007]d)實(shí)際地面試驗(yàn)受到季節(jié)、天氣等外部因素的影響，試驗(yàn)中許多因素?zé)o法控制，導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度不高，且不能時(shí)時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。
[0008]然而，土槽試驗(yàn)不受外界環(huán)境影響，通過室內(nèi)土槽試驗(yàn)進(jìn)行越野車與松軟土壤的研究成為車輛地面力學(xué)發(fā)展的趨勢。21世紀(jì)以來，隨著各國對(duì)行星探測的研究，相繼開發(fā)了較高精度的行星探測專用土槽試驗(yàn)系統(tǒng)，并廣泛開展了試驗(yàn)和理論研究工作，例如日本東北大學(xué)研發(fā)了行星探測車輪地相互作用測試系統(tǒng)；美國卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)設(shè)計(jì)了圓周單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)，以模擬車輪在行星表面松軟土壤上的移動(dòng)性能；美國麻省理工學(xué)院于2001年設(shè)計(jì)了車輪機(jī)動(dòng)性能測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠測試行駛中掛鉤牽引力、沉陷量和車輛滑轉(zhuǎn)率等參數(shù)。國內(nèi)的哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)及吉林大學(xué)也建立了相應(yīng)的土槽試驗(yàn)系統(tǒng)。然而，目前的單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)多集中在行星探測方面，不適合進(jìn)行大型越野車輛車輪的通過性能研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)，用于研究松軟地面行駛車輪的通過性，并測定不同松軟土壤狀況下車輪的行駛阻力、牽引力、滑轉(zhuǎn)率、接地壓力及下陷量等參數(shù)，為越野車輛的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
[0010]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0011]—種單輪土槽試驗(yàn)臺(tái)，包括土槽系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、拖拽系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中所述土槽系統(tǒng)主要由土槽體和沿土槽體設(shè)置的行走導(dǎo)軌組成；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括安裝在行走導(dǎo)軌上并沿行走導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)支架，所述驅(qū)動(dòng)支架為長方形框架，所述長方形框架的邊框外側(cè)設(shè)有垂直位移傳感器，垂直位移傳感器的探頭朝向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的底板，可用來測量車輪中心處的下陷量，所述長方形框架的邊框內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個(gè)直線軸承，所述直線軸承內(nèi)設(shè)置垂直導(dǎo)桿，所述垂直導(dǎo)桿可沿直線軸承上下滑動(dòng)，所述垂直導(dǎo)桿的下端通過垂直導(dǎo)桿支座固定安裝在底板上，所述底板上制有凹槽，在所述底板上位于凹槽兩側(cè)設(shè)有車輪固定軸支座，所述車輪固定軸支座內(nèi)裝有車輪固定軸，并且所述車輪固定軸可在車輪固定軸支座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述車輪固定軸與布置在底板凹槽內(nèi)的車輪固定連接，所述車輪固定軸上套接第二減速鏈輪，所述第二減速鏈輪通過傳動(dòng)鏈條與第二主動(dòng)鏈輪連接，所述第二主動(dòng)鏈輪與第一減速鏈輪連接，所述第一減速鏈輪通過傳動(dòng)鏈條與安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的第一主動(dòng)鏈輪連接，所述第一減速鏈輪與所述第二主動(dòng)鏈輪之間通過聯(lián)軸器設(shè)置驅(qū)動(dòng)扭矩-轉(zhuǎn)速傳感器；所述拖拽系統(tǒng)包括拖拽電機(jī)，所述拖拽電機(jī)的輸出軸上安裝有第一主動(dòng)齒輪和拖拽扭矩-轉(zhuǎn)速傳感器，所述第一主動(dòng)齒輪通過拖拽鏈條與第一減速齒輪連接，所述第一減速齒輪通過拖拽鏈條與第二主動(dòng)齒輪連接，所述第二主動(dòng)齒輪通過拖拽鏈條及驅(qū)動(dòng)支架與第二減速齒輪連接。
[0012]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和拖拽系統(tǒng)能夠更好地模擬越野車輛在松軟地面行駛時(shí)的受力情況，進(jìn)而模擬車輪滑轉(zhuǎn)過程。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和拖拽系統(tǒng)工作的同時(shí)，垂直位移傳感器能夠?qū)崟r(shí)測量車輪下陷量，壓力傳感器測量車輪通過時(shí)地面所受壓力，因此本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)對(duì)于研究滑轉(zhuǎn)率、胎壓、行駛速度及載荷等因素對(duì)越野車輛通過性能的影響很有效，并具有一定的通用性，適用于多種輪胎通過性的研究。另外，采用垂直導(dǎo)桿與直線軸承的設(shè)計(jì)，垂直導(dǎo)桿能保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平順的垂直運(yùn)動(dòng)，還通過直線軸承將拖拽系統(tǒng)施加的阻力傳遞到驅(qū)動(dòng)支架上，實(shí)現(xiàn)牽引力的模擬。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)車輪在垂直方向自由運(yùn)動(dòng)，并快速模擬出車輪的沉陷，進(jìn)而保證了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上下平順的跳動(dòng)，還能減少垂直導(dǎo)桿與驅(qū)動(dòng)支架之間的間隙，進(jìn)而減小由拖拽系統(tǒng)施加阻力對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來的沖擊。
[0013]本實(shí)用新型進(jìn)一步細(xì)化的結(jié)構(gòu)如下:
[0014]上述技術(shù)方案中，土槽體為長方形的箱體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)裝有試驗(yàn)土壤；箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)沿橫向布置有第一桁架，第一桁架包括平行設(shè)置的兩根橫梁及兩根縱梁和四根第一立柱，橫梁與縱梁首尾連接組成閉合的框架，框架的四角設(shè)有豎直向下的第一立柱，并且位于所述框架一端的兩根第一立柱之間還連接有至少兩根縱梁，在橫梁上豎直向下設(shè)有至少兩根加強(qiáng)筋；第一桁架的左右兩端分別連接左、右第二桁架，左、右第二桁架均包括至少兩層矩形架，矩形架靠近第一桁架的一側(cè)邊與第一立柱固定連接，另一側(cè)邊與第二立柱固定連接，并且每層矩形架主要由相對(duì)設(shè)置的兩根側(cè)梁和一根連接兩根側(cè)梁端部的副梁組成，副梁與縱梁平行設(shè)置，側(cè)梁與副梁及縱梁首尾固定連接，第二支柱垂直設(shè)置在所述側(cè)梁與副梁的連接處。
[0015]上述技術(shù)方案中，第一桁架上設(shè)有行走導(dǎo)軌，所述行走導(dǎo)軌由第一、第二槽鋼組成，所述第一槽鋼開口朝內(nèi)安裝在第一桁架的一根橫梁上，所述第二槽鋼開口朝內(nèi)安裝在第一桁架的另一根橫梁上，所述第一、第二槽鋼的開口通過一組雙卡輪裝置與驅(qū)動(dòng)支架的側(cè)邊配合連接；所述左、右第二桁架的頂層均設(shè)有第一格柵狀構(gòu)件，所述第一格柵狀構(gòu)件上安裝有軸承座，所述軸承座上安裝第一減速齒輪、第二減速齒輪或第二主動(dòng)齒輪；所述右第二桁架的中間層設(shè)有第二格柵狀構(gòu)件，所述第二格柵狀構(gòu)件上安裝有電機(jī)支座，所述電機(jī)支座上安裝拖拽電機(jī)。
[0016]上述技術(shù)方案中，雙卡輪裝置包括上下兩個(gè)卡輪，卡輪的一端向外延伸出卡輪承托，卡輪承托的圓周面與第一、第二槽鋼的開口內(nèi)壁相吻合，卡輪的另一端設(shè)有卡輪軸，卡輪軸可轉(zhuǎn)動(dòng)連接于卡輪軸支座的軸孔內(nèi)，這樣卡輪與卡輪軸支座之間采用軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接，能夠減少卡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力，卡輪軸支座固定安裝在驅(qū)動(dòng)支架的側(cè)邊上，驅(qū)動(dòng)支架的四個(gè)邊角處設(shè)有滾輪。驅(qū)動(dòng)支架與導(dǎo)軌之間采用雙卡輪設(shè)計(jì)，卡輪及卡輪承托采用尼龍制作，利用上下兩個(gè)卡輪將驅(qū)動(dòng)支架牢牢地卡在行走導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，不僅減小了驅(qū)動(dòng)支架行駛阻力，減小了導(dǎo)軌的磨損，還減小了驅(qū)動(dòng)支架行駛時(shí)在垂直方向的振動(dòng)，進(jìn)而能夠有效減少試驗(yàn)過程中因摩擦和振動(dòng)帶來的測量誤差。
[0017]上述技術(shù)方案中，第一減速鏈輪、第二主動(dòng)鏈輪通過軸承座安裝在底板上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電機(jī)支座安裝在底板上；在所述底板上位于車輪兩側(cè)均勻設(shè)有三個(gè)配重桿支座，所述配重桿支座內(nèi)安裝配重桿，所述配重桿的上端設(shè)有截面為三角形的配重塊安裝板，所述配重塊安裝板上設(shè)有配重塊。配重塊的設(shè)計(jì)使試驗(yàn)臺(tái)能夠模擬不同載荷試驗(yàn)環(huán)境，便于試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行不同載荷作用下的輪地作用分析。
[0018]上述技術(shù)方案中，軸承座、電機(jī)支座上設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)螺栓用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)鏈條或拖拽鏈條的松緊度，保證力矩穩(wěn)定傳遞