CN103900833B - 通用橡胶履带动静态驱动测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用橡胶履带动静态驱动测试装置及方法，涉及履带式车辆技术领域。本发明包括机架总成、一个模块化驱动轮、两个模块化制动轮，模块化驱动轮与驱动力矩加载装置相连；驱动力矩加载装置上安装有转速传感器和第一力矩传感器；每个模块化制动轮均与制动力矩加载装置相连，制动力矩加载装置上安装有第二力矩传感器；并设有一个模块化驱动轮和两个模块化制动轮的三轮距可调装置，该三轮轮距可调装置固定在所述机架总成上。本发明结构简单、便于安装维护、成本较低、调整方便、工作可靠，能够模拟多种履带与不同尺寸的驱动轮在不同履带包角的工况下，测试橡胶履带动态和静态驱动性能，为橡胶履带驱动角和驱动轮的设计提供试验支撑与性能检验。

Description

通用橡胶履带动静态驱动测试装置及方法

技术领域

本发明涉及履带式车辆技术领域。

背景技术

随着橡胶履带技术的日益成熟，橡胶履带行走装置在许多车辆上得到了广泛的推广和应用。由于橡胶履带在行进过程中与地面之间持续相互作用，因此对其性能提出较高要求；橡胶履带驱动角的正确设计决定了能否与履带驱动轮稳定地啮合，履带驱动轮能否可靠地传递足够的驱动力矩，直接影响到橡胶履带行走装置的使用性能和使用寿命，进而影响施工质量和工期,因而对橡胶履带驱动性能的测试越来越受到重视。

目前橡胶履带特别是无芯金橡胶履带的驱动角以及驱动轮的设计，主要依靠经验，缺乏可靠的试验数据作依据，并且由于不同车辆的橡胶履带行走装置所使用的橡胶履带的长度不同、履带和驱动轮的包角不同、驱动轮不同、可提供的牵引力不同、履带驱动角的形状、材料也不同，因此，目前迫切需要一种通用的试验装置以确定驱动角所能承受的驱动力矩、预测橡胶履带驱动角的寿命、验证橡胶履带驱动角和驱动轮啮合的稳定性，从而为橡胶履带行走装置的设计提供依据，分析预测橡胶履带式车辆的工作特性，提高橡胶履带行走装置的工作性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通用橡胶履带动静态驱动测试装置及方法，能够模拟多种履带与不同尺寸的驱动轮在不同履带包角的工况下，测试橡胶履带动态和静态驱动性能，为橡胶履带驱动角和驱动轮的设计提供试验支撑与性能检验。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种通用橡胶履带动静态驱动测试装置，包括机架总成、一个模块化驱动轮、两个模块化制动轮，模块化驱动轮与驱动力矩加载装置相连；驱动力矩加载装置上安装有转速传感器和第一力矩传感器；每个模块化制动轮均与制动力矩加载装置相连，制动力矩加载装置上安装有第二力矩传感器；并设有一个模块化驱动轮和两个模块化制动轮的三轮轮距可调装置，该三轮轮距可调装置固定在所述机架总成上。

进一步的，所述三轮轮距可调装置为：有一个升降机构和两个平移机构，所述升降机构安装于机架总成的中间，平移机构对称设于机架总成的两侧、并与机架总成滑动配合；驱动力矩加载装置安装在升降机构上；在每个平移机构上均装有一个制动力矩加载装置。

进一步的，所述平移机构包括制动平台和平移丝杠，制动平台与机架总成滑动配合，平移丝杠与制动平台螺纹配合，制动力矩加载装置固定在制动平台上。

进一步的，所述制动平台上固定有平移螺母支座，平移丝杠穿过平移螺母支座与制动平台相连。

进一步的，所述升降机构包括剪叉装置、升降平台、两个升降螺母支座和具有两段旋向相反螺纹的升降丝杠，剪叉装置的上端与升降平台铰接、其下端分别与两个升降螺母支座铰接，升降丝杠与两个升降螺母支座螺纹配合，驱动力矩加载装置固定在升降平台上。

进一步的，所述剪叉装置主要由两个中间铰接的升降杆组成，在每个升降杆的上端均铰接有一短连杆，所述短连杆与升降平台下面铰接。

所述模块化驱动轮包括驱动销、驱动轴、法兰盘和辐板，所述驱动销与辐板固定连接，辐板与法兰盘固定连接，所述驱动轴与法兰盘通过花键连接。

所述模块化制动轮的组成及结构与模块化驱动轮相同，模块化制动轮的轮径小于模块化驱动轮的轮径，模块化驱动轮和模块化制动轮均突出相同的尺寸安装于机架总成的同一侧。

所述机架总成包括支架、分设于支架两侧的平移导轨、升降导轨、升降导轨支座和丝杠支座，平移导轨平行固定于支架的上面；升降导轨通过固定在支架上的升降导轨支座与支架垂直相连；丝杠支座固定在支架上，平移丝杠和升降丝杠的两端分别与对应的丝杠支座转动连接；所述升降机构的升降平台与升降导轨滑动配合，所述平移机构的制动平台与平移导轨滑动配合，所述分设于两侧的平移丝杠与位于中间的升降丝杠处于同一水平面上且相互垂直。

本发明还提供了一种通用橡胶履带动静态驱动测试方法，包含动态测试和静态测试两方面的内容，具体步骤如下：

第一步，首先进行动态测试和静态测试前的准备工作，具体如下；

① 根据橡胶履带的长度调整履带包角：调整升降丝杠，使模块化驱动轮上下移动，调整左右两侧的平移丝杠，使左右两个模块化制动轮左右平移，从而能够调整出与实际橡胶履带行走装置相一致的履带包角；

② 在调整橡胶履带的包角的同时进一步微调升降丝杠和平移丝杠的位移，从而调整履带的张紧状态；

③ 启动驱动力矩加载装置，使橡胶履带绕模块化驱动轮和左右两个模块化制动轮正反向反复转动，使履带与模块化驱动轮12和模块化制动轮居中啮合，并使橡胶履带两侧张紧力均匀；

第二步，进行动态测试；

① 设定驱动力矩加载装置的驱动力矩和驱动速度，设定两个制动力矩加载装置的制动力矩，两个制动力矩之和等于设定的驱动力矩；

② 在设定的驱动力矩和驱动速度下，测试橡胶履带驱动角的寿命、橡胶履带驱动角和模块化驱动轮啮合的稳定性。观察是否有跳齿现象，以及驱动角和模块化驱动轮啮合时的磨损状况和橡胶履带的直线行驶性能；

第三步，进行静态测试；

①将两个制动力矩加载装置制动力矩加至大于设定的驱动力矩，将模块化驱动轮的驱动力矩逐步缓慢加载至设定的驱动力矩；

② 在设定的驱动力矩下，观测单个或者不同位置驱动角受力变形，测试驱动角设计性能，采用驱动角位移检测装置观测驱动角的变形以及与模块化驱动轮的啮合情况。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明通过调整三轮轮距可调装置，能够模拟多种履带与不同尺寸驱动轮在不同履带包角的工况下，测试橡胶履带动态和静态驱动性能，是一种通用的橡胶履带动静态驱动性能的测试装置；

静态性能测试能够在设定的驱动力矩下，静态观测单个或者多个不同位置驱动角受力变形，以及驱动角和驱动轮的啮合，测试和检验驱动轮和履带驱动角的设计；

动态性能测试能够在设定的驱动力矩、驱动速度以及相匹配的制动力矩下，测试驱动角的寿命、橡胶履带驱动角和驱动轮啮合稳定性；动态观测驱动角和驱动轮啮合时的磨损状况，以及是否有跳齿现象，并能检验橡胶履带的直线行驶性能等。

本发明能为橡胶履带驱动角和驱动轮的设计提供试验支撑与性能检验；本发明结构简单、制作成本低、便于安装维护，操作调整方便、工作可靠、通用性强、测试简便，能够提供准确的测试数据。

附图说明

图1是本发明的装配结构示意图；

图2是图1中模块化驱动轮的结构示意图；

图3是图1中机架总成的结构示意图；

图中：1-短连杆，2-升降杆，3-升降螺母支座，4-机架总成，5-升降丝杠，6-平移丝杠，7-制动平台，8-模块化制动轮，9-第二力矩传感器，10-制动力矩加载装置，11-平移螺母支座，12-模块化驱动轮，13-第一力矩传感器，14-转速传感器，15-驱动力矩加载装置，16-升降平台，17-驱动销，18-驱动轴，19-法兰盘，20-辐板，21-丝杠支座，22-平移导轨，23-升降导轨支座，24-升降导轨，25-支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，本通用橡胶履带动静态驱动测试装置包括机架总成4、一个模块化驱动轮12、两个模块化制动轮8，模块化驱动轮12与驱动力矩加载装置15相连；驱动力矩加载装置15上安装有转速传感器14和第一力矩传感器13，能够实时测量模块化驱动轮12的转速与力矩；每个模块化制动轮8均与制动力矩加载装置10相连，制动力矩加载装置10上安装有第二力矩传感器9，能够实时测量模块化制动轮8的力矩；还设有一个模块化驱动轮12和两个模块化制动轮8的三轮轮距可调装置，能够根据履带的长度和驱动轮的轮径调整轮距，该三轮轮距可调装置固定在所述机架总成4上，所述机架总成4为固定台架，且与地面有稳定的连接。

所述三轮轮距可调装置为：有一个升降机构和两个平移机构，所述升降机构安装于机架总成4的中间，平移机构对称设于机架总成4的两侧、并与机架总成4滑动配合；驱动力矩加载装置15安装在升降机构上；在每个平移机构上均装有一个制动力矩加载装置10。

所述平移机构包括制动平台7和平移丝杠6，制动平台7与机架总成4滑动配合，平移丝杠6与制动平台7螺纹配合，制动力矩加载装置10固定在制动平台7上；所述制动平台7上固定有平移螺母支座11，平移丝杠6穿过平移螺母支座11与制动平台7相连。通过平移丝杠6的旋转运动带动平移螺母支座11的直线移动，从而带动制动平台7沿机架总成4上的平移导轨22进行直线平移运动，达到调整轮距的目的。

所述升降机构包括剪叉装置、升降平台16、两个升降螺母支座3和具有两段旋向相反螺纹的升降丝杠5，剪叉装置的上端与升降平台16铰接、其下端分别与两个升降螺母支座3铰接，升降丝杠5与两个升降螺母支座3螺纹配合，驱动力矩加载装置15固定在升降平台16上；所述剪叉装置主要由两个中间铰接的升降杆2组成，在每个升降杆2的上端均铰接有一短连杆1，所述短连杆1与升降平台16下面铰接。所述升降丝杠5具有两段旋向相反的螺纹，分别连接两个升降螺母支座3，转动升降丝杠5，两个升降螺母支座3做相对的直线运动，从而使升降杆2做剪叉运动，最终带动升降平台16沿升降导轨24进行垂直升降；本试验台图1所示的短连杆1、升降杆2成对组成一级剪叉机构，所述剪叉装置也可在该两个中间铰接的升降杆2上再铰接一对中间铰接的升降杆2，组成二级，或依次类推组成多级剪叉装置。

参见图2，所述模块化驱动轮12包括驱动销17、驱动轴18、法兰盘19和辐板20，所述驱动销17与辐板20固定连接，驱动销17与辐板20可以焊接，或在辐板20设置连接孔，使驱动销17穿***连接孔中，驱动销17，辐板20与法兰盘19通过螺栓固定连接，所述驱动轴18与法兰盘19通过花键连接。其中,可根据所设计的橡胶履带行走装置橡胶履带驱动角，调整辐板20的齿间距和形状，并相应改变驱动销17的节距、形状、尺寸，以及相对应的改变模块化驱动轮12的直径；所述模块化制动轮8的组成及结构与模块化驱动轮12相同，模块化制动轮8的轮径小于或等于模块化驱动轮12的轮径，模块化制动轮8上的驱动销17的节距和尺寸形状与模块化驱动轮12相同，辐板20的齿间距与相对应的驱动销17的节距相同；模块化驱动轮12和模块化制动轮8均突出相同的尺寸安装于机架总成4的同一侧。驱动力矩加载装置15与驱动电机或液压马达等驱动装置相连，对模块化驱动轮12进行驱动力矩的加载，实现模块化驱动轮12的正转与反转；制动力矩加载装置10可采用制动盘等方法对模块化制动轮8加载制动力矩，实现模块化制动轮8的制动目的。

参见图3，所述机架总成4包括支架25、分设于支架25两侧的平移导轨22、升降导轨24、升降导轨支座23和丝杠支座21，平移导轨22平行固定于支架25的上面；升降导轨24的数量为4个，均通过固定在支架25上的升降导轨支座23与支架25垂直相连；丝杠支座21的数量为6个，其中与平移丝杠6相连的4个丝杠支座21呈一条直线固定在支架25上，与升降丝杠5相连的2个丝杠支座21固定在两个平移导轨22的下面，平移丝杠6和升降丝杠5的两端分别与对应的丝杠支座21转动连接，在每个平移丝杠6和升降丝杠5的端部均设有限位，防止平移丝杠6和升降丝杠5轴向窜动；所述升降机构的升降平台16与升降导轨24滑动配合，所述平移机构的制动平台7与平移导轨22滑动配合，所述分设于两侧的平移丝杠6与位于中间的升降丝杠5处于同一水平面上且相互垂直。

本发明集成升降机构、平移机构，结构简单、便于安装维护、通用性强，易于操作、测试简便、数据准确，便于机架加工，安装精度高；将履带环绕模块化驱动轮12、模块化制动轮8后，通过调节升降机构、平移机构，可以模拟不同长度和规格的橡胶履带与相应驱动轮的啮合状态，并张紧橡胶履带，进行动态和静态性能测试。

为了说明本发明的实用性和可操作性，现将通用橡胶履带动静态驱动测试方法举例如下：本测试方法是模拟某种履带与相关尺寸驱动轮在设计履带包角下，进行橡胶履带动态和静态驱动性能的测试。包含测试前的准备和动静态测试两方面内容，其具体步骤如下：

第一步，首先进行动态测试和静态测试前的准备工作，具体如下：

① 根据需要测试的橡胶履带长度调整履带包角：调整升降丝杠5，使模块化驱动轮12上下移动，调整左右两个平移丝杠6，使左右两个模块化制动轮8左右平移，从而调整出与实际橡胶履带行走装置相一致的履带包角；

② 在调整橡胶履带的包角时进一步微调升降丝杠5和平移丝杠6的位移，从而调整履带的张紧状态；

③ 启动驱动力矩加载装置15，使橡胶履带绕模块化驱动轮12和左右两个模块化制动轮8正反向反复转动，使履带与模块化驱动轮12和模块化制动轮8居中啮合，并使履带两侧张紧力均匀。

第二步，进行动态测试；

① 设定驱动力矩加载装置15的驱动力矩和驱动速度，设定两个制动力矩加载装置10的制动力矩，两个制动力矩之和等于设定的驱动力矩；

②在设定的驱动力矩和驱动速度下，测试橡胶履带驱动角的寿命、橡胶履带驱动角和模块化驱动轮12啮合的稳定性。观察是否有跳齿现象，以及驱动角和模块化驱动轮12啮合时的磨损状况和橡胶履带的直线行驶性能；

③ 测试仪器采用力矩与转速传感器采集数据，采用磁电式相位差转矩传感器与卡式转矩仪配套，并配相应的软件组成微机虚拟仪器，实现测试参数的采样。同时采样周期可调，实现力与速度图像与数字量的输出；

目的：在设定的驱动力矩下以及驱动速度下，测试驱动角的寿命、橡胶履带驱动角和模块化驱动轮12啮合稳定性。观察是否有跳齿现象，以及驱动角和模块化驱动轮12啮合时的磨损状况和履带的直线行驶性能等；

第三步，进行静态测试；

① 将两个制动力矩加载装置10制动力矩加至大于设定的驱动力矩，或者抱死，将模块化驱动轮12的驱动力矩逐步缓慢加载至设定的驱动力矩；

② 在设定的驱动力矩下，观测单个或者不同位置驱动角受力变形，测试驱动角设计性能，采用驱动角位移检测装置观测驱动角的变形以及与模块化驱动轮12的啮合情况；

目的：在设定的驱动力矩下，观测单个或者不同位置驱动角受力变形，评估和测试驱动角设计，以及驱动角和模块化驱动轮12的啮合。

观察单个驱动角或者少数几个驱动角时，需要将橡胶履带被测驱动角前后多个驱动角去除，使其在与驱动轮啮合时，在包角范围内，只有被测的驱动角与履带啮合。此时履带安装至试验台时，要使被测驱动角处于履带包角范围内。调整履带居中时，使模块化驱动轮12小范围摆动多次即可。

为了进一步检测驱动角受力后位移的变化情况，需要单独的驱动角位移检测装置，可以采用三维激光测距仪、双目立体视觉、感压胶片等方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：包括机架总成(4)、一个模块化驱动轮（12）、两个模块化制动轮（8），模块化驱动轮（12）与驱动力矩加载装置（15）相连；驱动力矩加载装置（15）上安装有转速传感器（14）和第一力矩传感器（13）；每个模块化制动轮（8）均与制动力矩加载装置（10）相连，制动力矩加载装置（10）上安装有第二力矩传感器（9）；并设有一个模块化驱动轮（12）和两个模块化制动轮（8）的三轮轮距可调装置，该三轮轮距可调装置固定在所述机架总成(4)上；

所述三轮轮距可调装置为：有一个升降机构和两个平移机构，所述升降机构安装于机架总成(4)的中间，平移机构对称设于机架总成(4)的两侧、并与机架总成(4)滑动配合；驱动力矩加载装置（15）安装在升降机构上；在每个平移机构上均装有一个制动力矩加载装置（10）；

所述平移机构包括制动平台（7）和平移丝杠（6），制动平台（7）与机架总成(4)滑动配合，平移丝杠（6）与制动平台（7）螺纹配合，制动力矩加载装置（10）固定在制动平台（7）上；

所述升降机构包括剪叉装置、升降平台（16）、两个升降螺母支座（3）和具有两段旋向相反螺纹的升降丝杠（5），剪叉装置的上端与升降平台（16）铰接、其下端分别与两个升降螺母支座（3）铰接，升降丝杠（5）与两个升降螺母支座（3）螺纹配合，驱动力矩加载装置（15）固定在升降平台（16）上。

2.根据权利要求1所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：所述制动平台（7）上固定有平移螺母支座（11），平移丝杠（6）穿过平移螺母支座（11）与制动平台（7）相连。

3.根据权利要求1所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：所述剪叉装置主要由两个中间铰接的升降杆（2）组成，在每个升降杆（2）的上端均铰接有一短连杆（1），所述短连杆（1）与升降平台（16）下面铰接。

4.根据权利要求1所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：所述模块化驱动轮(12)包括驱动销(17)、驱动轴(18)、法兰盘(19)和辐板(20)，所述驱动销(17)与辐板(20)固定连接，辐板(20)与法兰盘(19)固定连接，所述驱动轴(18)与法兰盘(19)通过花键连接。

5.根据权利要求4所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：所述模块化制动轮(8)的组成及结构与模块化驱动轮(12)相同，模块化制动轮(8)的轮径小于模块化驱动轮(12)的轮径，模块化驱动轮(12)和模块化制动轮(8)均突出相同的尺寸安装于机架总成(4)的同一侧。

6.根据权利要求1所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置，其特征在于：所述机架总成(4)包括支架（25）、分设于支架（25）两侧的平移导轨(22)、升降导轨(24)、升降导轨支座(23)和丝杠支座(21)，平移导轨(22)平行固定于支架（25）的上面；升降导轨(24)通过固定在支架（25）上的升降导轨支座(23)与支架（25）垂直相连；丝杠支座(21)固定在支架（25）上，平移丝杠(6)和升降丝杠(5)的两端分别与对应的丝杠支座(21)转动连接；所述升降机构的升降平台(16)与升降导轨(24)滑动配合，所述平移机构的制动平台(7)与平移导轨(22)滑动配合，所述分设于两侧的平移丝杠(6)与位于中间的升降丝杠(5)处于同一水平面上且相互垂直。

7.一种利用权利要求1所述的通用橡胶履带动静态驱动测试装置进行的测试方法，其特征在于：包含动态测试和静态测试两方面的内容；

具体步骤如下：

第一步，首先进行动态测试和静态测试前的准备工作，具体如下；

① 根据橡胶履带的长度调整履带包角：调整升降丝杠(5)，使模块化驱动轮(12)上下移动，调整左右两侧的平移丝杠(6)，使左右两个模块化制动轮(8)左右平移，从而能够调整出与实际橡胶履带行走装置相一致的履带包角；

② 在调整橡胶履带的包角的同时进一步微调升降丝杠(5)和平移丝杠(6)的位移，从而调整履带的张紧状态；

③ 启动驱动力矩加载装置(15)，使橡胶履带绕模块化驱动轮(12)和左右两个模块化制动轮(8)正反向反复转动，使履带与模块化驱动轮(12)和模块化制动轮(8)居中啮合，并使橡胶履带两侧张紧力均匀；

第二步，进行动态测试；

① 设定驱动力矩加载装置（15）的驱动力矩和驱动速度，设定两个制动力矩加载装置（10）的制动力矩，两个制动力矩之和等于设定的驱动力矩；

② 在设定的驱动力矩和驱动速度下，测试橡胶履带驱动角的寿命、橡胶履带驱动角和模块化驱动轮(12)啮合的稳定性，观察是否有跳齿现象，以及驱动角和模块化驱动轮(12)啮合时的磨损状况和橡胶履带的直线行驶性能；

第三步，进行静态测试；

① 将两个制动力矩加载装置（10）制动力矩加至大于设定的驱动力矩，将模块化驱动轮（12）的驱动力矩逐步缓慢加载至设定的驱动力矩；

② 在设定的驱动力矩下，观测单个或者不同位置驱动角受力变形，测试驱动角设计性能，采用驱动角位移检测装置观测驱动角的变形以及与模块化驱动轮（12）的啮合情况。