一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于涉及一種測(cè)試裝置，具體涉及一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤切削所研宄的范圍很廣泛，常見于土石方機(jī)械中。比如挖掘機(jī)正鏟反鏟的參數(shù)決定；推土機(jī)推土板參數(shù)的決定；裝載機(jī)作用力的分析等。
[0003]比切削阻力是計(jì)算切削阻力時(shí)常用的概念，它表示開挖單位斷面面積土壤時(shí)的阻力。事實(shí)上，當(dāng)土壤切削斷面面積確定時(shí)，不同的切削角度、切削深度、斷面寬度下得到的切削阻力或挖掘阻力是不同的。
[0004]現(xiàn)有的土壤切削裝置設(shè)計(jì)笨重，造價(jià)成本較高，且效率不高。因此土壤切削阻力及切削裝置切削機(jī)理的研宄對(duì)提高土壤切削效率、優(yōu)化切削工作裝置的設(shè)計(jì)、降低制造成本有很重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種設(shè)計(jì)簡單、造價(jià)低廉、試驗(yàn)方便的土壤切削阻力測(cè)試的試驗(yàn)裝置。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，包括承載板，承載板的前部設(shè)置有傾斜于水平面的鏟板，承載板通過帶有拉力傳感器的牽拉裝置牽引移動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步地，所述的承載板上設(shè)置有輪軸，輪軸上安裝有滾輪，承載板通過滾輪安裝在軌道上。
[0009]進(jìn)一步地，所述的承載板前端設(shè)置有一對(duì)拉環(huán)，兩個(gè)拉環(huán)之間連接有拉栓，拉栓通過鋼絲繩與牽拉裝置連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述的承載板與水平面平行設(shè)置，承載板的前端垂直設(shè)置有豎板，鏟板安裝在豎板上。
[0011]進(jìn)一步地，所述的豎板上可拆卸地設(shè)置有安裝板，鏟板安裝于安裝板的底部，與安裝板之間呈鈍角設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，所述的軌道安裝于一個(gè)框架中，該框架是由兩對(duì)平行的側(cè)板圍城的矩形結(jié)構(gòu)，軌道設(shè)置于較長的一對(duì)側(cè)板上，承載板位于框架中。
[0013]進(jìn)一步地，在框架的較短的一對(duì)側(cè)板的其中一個(gè)側(cè)板內(nèi)側(cè)設(shè)置所述的牽拉裝置，牽拉裝置采用卷揚(yáng)機(jī)。
[0014]進(jìn)一步地，在框架外部側(cè)板的連接部位通過角鋼進(jìn)行加固。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0016]相較于室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)裝置，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)簡單，造價(jià)低廉，且試驗(yàn)場地不受限制，試驗(yàn)裝置可以方便拆卸組裝，方便移動(dòng)到室內(nèi)土槽實(shí)驗(yàn)室和室外試驗(yàn)場地，試驗(yàn)簡便，可重復(fù)性好，而且通過拉拽的方式牽引鏟板，測(cè)試?yán)ζ浞€(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中標(biāo)號(hào)代表:1一框架，101—側(cè)板，2—拉力傳感器，3—I產(chǎn)板，4一豎板，5—承載板，6—滾輪，7—安裝板，8—拉環(huán)，9一拉栓，10—軌道，11 一牽拉裝置，12—角鋼，13—鋼絲繩。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見圖1，一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，包括承載板5，承載板5的前部設(shè)置有傾斜于水平面的鏟板3，承載板5通過帶有拉力傳感器2的牽拉裝置11牽引移動(dòng)。
[0020]構(gòu)成本試驗(yàn)裝置的基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)可以活動(dòng)的承載板5，承載板5上可以添加配重。承載板5前端設(shè)置有鏟板3，鏟板3傾斜于水平面設(shè)置，可與水平面之間呈O?90°的夾角。試驗(yàn)時(shí)鏟板3前端插入土壤中，牽拉裝置11運(yùn)作，帶動(dòng)承載板5運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使鏟板3在土壤中切割土壤并持續(xù)移動(dòng)，在這個(gè)過程中，拉力傳感器2可采集到鏟板3切削土壤的阻力數(shù)據(jù)，供研宄使用。
[0021 ] 為了便于承載板5的運(yùn)動(dòng)，承載板5上設(shè)置有輪軸，輪軸上安裝有滾輪6，承載板5通過滾輪6安裝在軌道10上，滾輪6和軌道10之間為嵌入式配合。軌道10可保證承載板5運(yùn)動(dòng)過程中的平穩(wěn)，便于拉拽牽引，使拉力傳感器2采集到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。軌道10為倒V形輪式軌道10，可限制承載板5在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)。承載板5和滾輪6構(gòu)成小車結(jié)構(gòu)，小車前行時(shí)滾輪6承受滾動(dòng)摩擦力，而當(dāng)鏟板3的切削深度達(dá)到一定值時(shí)，滾輪6和軌道10之間的摩擦阻力占整個(gè)系統(tǒng)阻力的比重很小，可以忽略不計(jì)。小車的倒V型槽滾輪6與上下兩條輪式軌道10配合間隙小，切削時(shí)輪軌將小車限制在同一水平面上，可以在減少小車配重的同時(shí)保證水平切削，整體穩(wěn)定性好，也節(jié)省了材料和能源。
[0022]牽拉裝置11和承載板5之間的具體連接方式是，承載板5前端設(shè)置有一對(duì)拉環(huán)8，兩個(gè)拉環(huán)8之間連接有拉栓9，拉栓9通過鋼絲繩13與牽拉裝置11連接。拉環(huán)8的軸線與輪軸垂直且在一個(gè)水平面上，鋼絲繩13穿過拉栓9交匯于鏟板3正前方，拉力在車輪軸所在的平面內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生沿滾輪6旋轉(zhuǎn)方向的扭轉(zhuǎn)力矩。
[0023]前述的拉力傳感器2串聯(lián)設(shè)置在鋼絲繩13上，能準(zhǔn)確采集承載板5運(yùn)動(dòng)過程中鏟板3切削土壤的阻力信息。
[0024]承載板5與水平面平行設(shè)置，承載板5的前端垂直設(shè)置有豎板4，鏟板3安裝在豎板4上。豎板4起到安裝鏟板3的作用，豎板4上開設(shè)有銷槽，豎板4上通過螺栓組和墊片安裝有安裝板7，鏟板3安裝于安裝板7的底部。鏟板3和安裝板7可以是一體式結(jié)構(gòu)，可以設(shè)置多種夾角的鏟板3與安裝板7，通過螺栓拆卸，可以調(diào)整不同的切削深度，或更換不同角度的鏟板3。試驗(yàn)開始前，將鏟板3固定在確定的位置，即切削深度一定，切削時(shí)合力方向在水平方向上。所述鏟板3可以替換為齒形鏟斗、犁和不同的切削裝置，互換性好。
[0025]為了使本裝置具有更好的集成性，便于移動(dòng)，軌道10安裝于一個(gè)框架I中，該框架I是剛性體結(jié)構(gòu)，是由兩對(duì)平行的側(cè)板101圍城的矩形結(jié)構(gòu)，軌道10設(shè)置于較長的一對(duì)側(cè)板101上，承載板5位于框架I中。軌道10可以設(shè)置兩對(duì)，兩對(duì)軌道10分別將兩側(cè)的車輪夾在其中，使車輪只能在水平方向運(yùn)動(dòng)。在框架I的較短的一對(duì)側(cè)板101的其中一個(gè)側(cè)板101內(nèi)側(cè)設(shè)置所述的牽拉裝置11，牽拉裝置11采用卷揚(yáng)機(jī)，拉力傳感器2通過電纜與數(shù)據(jù)采集分析儀連接，用來測(cè)試卷揚(yáng)機(jī)拉拽小車時(shí)的拉力，及鏟板3切削土壤的切削阻力。在框架I外部側(cè)板101的連接部位通過角鋼12進(jìn)行加固，可以方便地組裝與拆卸，且可以根據(jù)實(shí)際情況改變側(cè)板101的長度。
[0026]本實(shí)用新型可以在框架I兩端側(cè)板101上對(duì)稱安裝兩個(gè)卷揚(yáng)機(jī)，可以進(jìn)行雙向試驗(yàn)，提高試驗(yàn)效率。同時(shí)，選擇具有變頻可調(diào)速功能的卷揚(yáng)機(jī)，可以改變切削速度，測(cè)試不同切削速度下的切削阻力。
[0027]本實(shí)用新型剛性體結(jié)構(gòu)框架I可以牢靠的固定在地面上，在試驗(yàn)的過程中可以保證整個(gè)試驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性。
[0028]本裝置的工作過程如下:
[0029]試驗(yàn)前，整平并預(yù)壓處理一塊試驗(yàn)場地，將框架I整體固定在試驗(yàn)場地上，保證試驗(yàn)時(shí)裝置的穩(wěn)定性；小車放置在框架I的上下兩條軌道10之中，將小車移動(dòng)到靠近較短側(cè)板101的起始點(diǎn)處，將鏟板3固定在深度確定的位置上，省去了鏟板3開始切入土壤的豎直分力，這樣切削時(shí)的合力在水平方向上；鋼絲繩13穿過拉栓9交匯于鏟板3正前方；將卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩13繞過一個(gè)帶有掛鉤的動(dòng)滑輪，繞過動(dòng)滑輪的鋼絲繩13的起始端固定在卷揚(yáng)機(jī)一側(cè)，并將掛鉤拉至鏟板3正前方交匯的鋼絲繩13處，使用一個(gè)拉力傳感器2將小車的鋼絲繩13與卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩13連接起來，并放置在小車前方，使鋼絲繩13處于自由放松狀態(tài)；其中拉力傳感器2通過電纜與數(shù)據(jù)采集分析儀連接，試驗(yàn)時(shí)可以實(shí)時(shí)采集切削阻力數(shù)據(jù)；通過控制卷揚(yáng)機(jī)的開關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和鏟板3對(duì)土壤的切削，切削時(shí)通過數(shù)據(jù)采集分析儀采集切削阻力。
[0030]本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置可以通過更換不同角度、不同斷面寬度的鏟板3，改變每次試驗(yàn)切削深度，進(jìn)行多組不同條件下的試驗(yàn)，得到不同條件下的切削阻力，互換性好，適用性好。
[0031]本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置采用拉拽牽引的方式進(jìn)行土壤切削，車輪與軌道10為嵌入式配合，摩擦力小，相較于切削阻力可以忽略不計(jì)。安裝有靈敏度較高的拉力傳感器2，測(cè)試?yán)Φ姆€(wěn)定性好，可靠性高。本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)簡單，節(jié)約材料，造價(jià)低廉，試驗(yàn)裝置便于移動(dòng)，不受場地限制，可以進(jìn)行多組不同條件下的切削試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括承載板(5)，承載板(5)的前部設(shè)置有傾斜于水平面的鏟板(3)，承載板(5)通過帶有拉力傳感器(2)的牽拉裝置(11)牽引移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的承載板(5)上設(shè)置有輪軸，輪軸上安裝有滾輪出)，承載板(5)通過滾輪(6)安裝在軌道(10)上。
3.如權(quán)利要求1所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的承載板(5)前端設(shè)置有一對(duì)拉環(huán)(8)，兩個(gè)拉環(huán)(8)之間連接有拉栓(9)，拉栓(9)通過鋼絲繩(13)與牽拉裝置(11)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的承載板(5)與水平面平行設(shè)置，承載板(5)的前端垂直設(shè)置有豎板(4)，鏟板(3)安裝在豎板(4)上。
5.如權(quán)利要求4所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的豎板(4)上可拆卸地設(shè)置有安裝板(7)，鏟板(3)設(shè)置于安裝板(7)的底部。
6.如權(quán)利要求2所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的軌道(10)安裝于一個(gè)框架(I)中，該框架(I)是由兩對(duì)平行的側(cè)板(101)圍城的矩形結(jié)構(gòu)，軌道(10)設(shè)置于較長的一對(duì)側(cè)板(101)上，承載板(5)位于框架(I)中。
7.如權(quán)利要求6所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，在框架(I)的較短的一對(duì)側(cè)板(101)的其中一個(gè)側(cè)板(101)內(nèi)側(cè)設(shè)置所述的牽拉裝置(11)，牽拉裝置(11)采用卷揚(yáng)機(jī)。
8.如權(quán)利要求6所述的土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，其特征在于，在框架(I)外部側(cè)板(101)的連接部位通過角鋼(12)進(jìn)行加固。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種土壤切削阻力測(cè)試試驗(yàn)裝置，包括承載板，承載板的前部設(shè)置有傾斜于水平面的鏟板，承載板通過帶有拉力傳感器的牽拉裝置牽引移動(dòng)。本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置采用拉拽牽引的方式進(jìn)行土壤切削，車輪與軌道為嵌入式配合，摩擦力小，相較于切削阻力可以忽略不計(jì)。安裝有靈敏度較高的拉力傳感器，測(cè)試?yán)Φ姆€(wěn)定性好，可靠性高；裝置設(shè)計(jì)簡單，節(jié)約材料，造價(jià)低廉，試驗(yàn)裝置便于移動(dòng)，不受場地限制，可以進(jìn)行多組不同條件下的切削試驗(yàn)。
【IPC分類】G01N3-58
【公開號(hào)】CN204556429
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520251275
【發(fā)明人】呂彭民, 賀雨田, 桂發(fā)君, 吳金林, 雷江, 關(guān)澤強(qiáng), 習(xí)艷會(huì), 向清怡
【申請(qǐng)人】長安大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日