CN1053954A

CN1053954A - 软路面不平度测量装置

Info

Publication number: CN1053954A
Application number: CN 90100604
Authority: CN
Inventors: 郑联珠; 程悦荪; 郁工瑞; 梅雷军; 刘跃明
Original assignee: Jilin University of Technology
Current assignee: Jilin University of Technology
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-08-21
Also published as: CN1019854B

Abstract

本发明所述的软路面不平度测试仪器属一种软路面测试仪器，其主要特征是：三个装在测试仪三个测试轮轮轴上的加速度传感器，测量测试仪被拖行时轮轴上的加速度信号，经过电荷放大器送入磁带机记录或送入计算机，结合测试***的动态传递特性，经过分析便可得到软路面的原始地面不平度、有效不平度和车辙不平度。它是研究软路面上行驶的车辆的振动，强度和疲劳问题，以及车轮、地面对软路面有效不平度影响的基础设备。对于合理选择地面车辆的地面有效激励具有重要的意义。

Description

本发明涉及一种软路面不平度测量装置，是按三个测试轮同时测量，行走轮振动不对测试轮上测试信号产生影响的原理实现测量的。

现有与本方案有关的表面不平度测量装置，是日本芝浦电气株式会社木越保昌发明的移动式轨道线形测定装置，它采用测量轮测量地面和车架相对位移，并用前后支持轮上测得的加速度通过转换得到的位移作为基准位移对上述相对位移进行修正而得到路面形状，它不能用于软路面有效不平度测量。

本发明的目的是要提供一种可用于同时测量软路面原始地表不平度，有效不平度和车撤不平度的测试装置，以研究不用地面、车轮条件下三者之间的关系，为软路面上行驶的车辆的振动研究中地面激励的合理选取提供依据，进而在研究软路面上行驶的车轮振动的地面不平度功率谱表达式中引入地面参数（如坚实度等），为车辆的振动，疲劳以及乘座舒适性研究提供提供基础据。

为了实现本发明的上述目的，可采用以下技术方案：

本发明提供一种由装有测试仪器的测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特殊之处是测试机构主要是由上架（3），前架（4），测试架（5），行走轮（10），测试轮（6）、（7）、（8）及其上的加速度传感器（9）组成，测试车（1）与测试机构上的前架（4）通过牵引杆（2）联接，上架（3）前端与前架（4）之间采用可以相对转动的轴一套联接，前架（4）下通过钢板弹簧（11）装有行走轮（10），上架（3）的后端通过钢板弹簧（11）与下面的测试架（5）联接，测试架（5）下装有三个纵向排列的测试轮（6）、（7）、（8），测试轮（7）和（6）、（8）分别采用直轴（12）和平行四边形框架（16）与测试架（5）联接，加速度传感器（9）装在三个测试轮轴上，测试轮轴与测试轮毂之间装有轴承。

以上所说的测试架（5）可以由槽钢板焊制而成，其上装有导向套筒（13），测试轮（7）上的直轴（12）装在导向套筒（13）内，并可沿其自由滑动。

以上所说的直轴（12）可以在其部铣有一个定位平面，并与导向套筒（13）内的定位块（17）相配合，在该配合处的定位块（17）上和导向套筒（13）的内壁上开槽，其内装有滚动钢球（18）。

以上所说的直轴（12）可以在其下部设有螺纹，螺纹上装有法兰盘，在测试架（5）与法兰盘之间的直轴（12）上装有弹簧，直轴（12）下端为测试轮叉架（15）。

以上所说的上架（3）上放置的重应满足ρ² _y＝ab（ρ，表示测试仪上架（3）和前架（4）相对于过质心y轴的转动半径，a、b分别为质心距前、后钢板弹簧中点线的距离）。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1中给出了本发明的结构示意图，该发明的技术方案主要是由装有测试仪器的牵引机构和测试机构两部分组成，要求测试机构中的牵引车（1）的架驶室应具有足够的空间放置测试仪器，本发明推荐采用拖拉机，牵引杆（2）采用普通拖拉机牵引杆;上架（3）和前架（4）可采用型钢焊接成的框架，上架（3）上可放置配重以改变测试轮（7）上的载荷，上架（3）和前架（4）之间采用可相对转动的轴一套结构联接，以保证测试仪转向时前架（4）和行走轮（10）部分可相对后面其它部分转动。测试架（5）可由槽钢和钢板焊接而成，测试轮的导向套筒安装在其上，测试轮（6）、（8）的平行四边形架一端固定在测试架（5）上，三个测试轮沿前进方向一线排列。由于测试轮（6）重量很轻，并由于采用平行四边形架与测试架（5）联接，故可相对测试架（5）自由上下运动，因而可近似认为它不改变地表形状，测量的结果为原始地表成不平度。测试轮（7）承受上架（3）传递过来的载荷，用以模拟实际工况下轮胎与地面的相互作用，上架（3）传过来的载荷由弹簧（14）加在测试轮（7）上，测试轮（7）的直轴（12）可相对测试架（5）垂直运动。测试轮（7）用以测量车轮与地面相互作用过程中所反映出来的有效不平度。测试轮（8）很轻，与测试轮（6）同样可相对于测试架（5）自由上下运动，可以认为它不改变地表形状，用以测量车辙（即测试轮（7）压过后的车辙）不平度。由于三个测试轮（6）、（7）、（8）一线纵向排列，故在测量时，三个测试轮在同路线上行走。由于软路面不平的波形中低频部分占多数，故加速度传感器可采用低频加速度传感器。两个行走轮（10）分置测试仪前端两测，以保证测试时测试仪的横向稳定。

图2、图3、图4为测试部分结构示意图，测试轮（7）上的直轴（12）上部铣有一个定位平面，它与导向套筒中的定位块（17）配合，以保证测试时测试轮（7）直线行走，直轴（12）下部有螺纹，其上套装有弹簧（14），通过直轴（12）上的法兰盘和弹簧（14）调整测试架及测试仪上架（3）后端高度。直轴（12）下端装有测试轮叉架（15）（可采用厚钢板焊接而成），它与测试轮（7）之间可以采用骑马螺栓固定联接。在测试轮轴与测试轮毂之间设有轴承，以保证测试时测试轮（7）滚动而测试轮轴不转。测试轮（6）、（8）与测试架（5）之间左右分别以平行四边形框架（16）联接，平行四边形框架（16）两垂直杆件一根与测试架（5）固定（可以焊在其上），另一根可通过中间的螺孔装在测试轮轴上，平行四边形框架（16）两垂直杆件一根与测试架（5）固定（可以焊在其上），另一根可通过中间的螺孔装在测试轮轴上，平行四边形框架（16）各杆件间绞接允许测试轮（6）、（8）自由上下运动，但不允许行驶时左右摆动。三个加速度传感器（9）安在三个测试轮轴上，安装时保证垂直安装。

为了保证测试轴（7）的直轴（12）在导向套筒（13）内更好的沿其内壁垂直滑动减小摩擦力，可在导向套筒（13）的内壁上和与直轴（12）平面配合处的定位块（17）上开槽，其内装有滚动钢球。

图5为测试***示意图，三个加速度计测得的信号经过电荷放大器（19）记录入磁带机（20）中，（22）为数据处理机，（21）为电源，数据可作为“在线”处理，也可作“离线”处理。

图6为测试仪力学模型示意图。以ρ_y表示测试仪上架和前架部分相对于过质心y轴的转动半径，a、b分别为质心距前、后钢板弹簧中点线的距离，当测试仪重量配置满足ρ² _y＝ab时，行驶轮的振动不会影响后端测试轮上的测试信号。

本发明具有以下优点：

与现有技术相比，本发明可以同时测量原始地表不平度，有效不平度和车辙不平度，测试轮（6）载荷仅为测试轮自重，与测试轮（7）相比很小，可以近似认为测试轮（6）不改变地表形状，即测得的为原始地表不平度;测试轮（7）用于模拟实际车轮，其载荷可由上架（3）上的配重改变，测试轮（7）测得的为车轮-地面相互作用反映出来的有效不平度;测试轮（8）载荷仅为自重，与测试轮（7）相比很小，可以近似认为它不改变地面形状，由于它行走在测试轮压过的车辙中，可以认为它测得的为车辙不平度。

本发明从设计上保证在测试轮结构设计满足ρ² _y＝ab行走轮的振动不会影响测试结果。这就使得测试轮可以在上述条件下安装两行走轮提高测试仪横向稳定性而不影响测量结果。

本发明中测试轮（6）和测试轮（8）与测试架（5）之间用平行四边形联接垂直方向相对运动，使得三个测试轮之间相互独立，互不影响，而使得同时测量原始地表不平度，有效不平度和车辙不平度成为可能。

附图说明：

图1为软路面不平度测试装置结构示意图;

图2为测试部分结构示意图;

图3为导向套筒组件结构示意图;

图4为图3的俯视图;

图5为测试***示意图;

图6为测试装置力学模型示意图;

图中（1）牵引车，（2）牵引杆，（3）上架，（4）前架，（5）测试架，（6）、（7）、（8）测试轮，（9）加速度传感器，（10）行走轮，（11）钢板弹簧，（12）直轴，（13）导向套筒，（14）弹簧，（15）测试轮叉架，（16）平行四边形框架，（17）定位块，（18）滚动钢球，（19）电荷放大器，（20）磁带记录机，（21）电源，（22）数据处理机。

八、实施例

作为本发明的实施特例，本发明采用长春-40拖拉机作为测试车，牵引杆（2）参照普通拖拉机牵引杆用4号槽钢焊成，上架（3）和前架（4）采用8号槽钢和4号角钢焊成，测试架（5）用10号槽钢和薄钢板焊成，测试轮（6）、（8）适用永久28寸自行车轮胎，以减轻测试轮重量，测试轮（7）适用BJ-212吉普车用越野轮胎6.50-16，加速度传感器选用北载河无线电厂生产的YD-82压电式低频加速度传感器，行走轮（10）适用BJ-212吉普车越野轮胎6.50-16，钢板弹簧（11）选用BJ-212吉普车钢板弹簧，螺旋弹簧为普通圆柱弹簧，其参数为钢丝直径d＝14mm，中径D₂＝92mm，有效圈数n＝12，自由高度H₀＝400mm。滚动钢球（18）选用φ6mm自行车用钢球，电荷放大器（19）选用北载河无线电厂生产的DHF-10电荷放大器，磁带机（20）选用日本小野株式会社TEAC磁带机。

Claims

1、一种由装有测试仪器的测试车和测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特征是测试机构主要是由上架(3)，前架(4)，测试架(5)，行走轮(10)，测试轮(6)、(7)、(8)及其上的加速度传感器(9)组成，测试车(1)与测试机构上的前架(4)通过牵引杆(2)联接，上架(3)前端与前架(4)之间采用可以相对转动的轴-套联接，前架(4)下通过钢板弹簧(11)装有行走轮(10)，上架(3)的后端通过钢板弹簧(11)与下面的测试架(5)联接，上架(3)上放置有可改变测试轮(7)上载荷的配重，测试架(5)下装有三个纵向排列的测试轮(6)、(7)、(8)，测试轮(7)和(6)、(8)分别采用直轴(12)和平行四边形框架(16)与测试架(5)联接，加速度传感器(9)装在三个测试轮轴上，测试轮轴与测试轮毂之间装有轴承。

2、根据权利要求1所述的一种由装有测试仪器的测试车和测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特征是所说的测试架（5）是由槽钢和钢板焊制而成，其上装有导向套筒（13），测试轮（7）上的直轴（12）装在导向套筒（13）内，并可沿其自由滑动。

3、根据权利要求1或2所述的一种由装有测试仪器的测试车和测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特征是所说的直轴（12）的上部铣有一个定位平面，并与导向套筒（13）内的定位块（17）相配合，在配合处的定位块（17）上和导向套筒（13）的内壁上开槽，其内装有滚动钢球（13）。

4、根据权利要求1或3所述的一种由装有测试仪器的测试车和测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特征是所说的直轴（12）下部有螺纹，螺纹上装有法兰盘，在测试架（5）与法兰盘之间的直轴（12）上装有弹簧，直轴（12）下端为测试轮叉架（15）。

5、根据权利要求1所述的一种由装有测试仪器的测试车和测试机构组成的软路面不平度测试装置，其特征是到说的上架（3）上放置的配重应满足ρ² _y＝ab（ρ_y表示测试上架（3）和前架（4）相对过质心y轴的转动半径，a、b分别为质心距前、后钢板弹簧中点线的距离）。