一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置

1.本实用新型涉及一种扭矩载荷测试方式，特别是一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置。


背景技术：

2.半轴作为装载机传动系的关键部件，其载荷数据是动力传动系统匹配和相关传动部件优化的重要支撑之一，且其可靠性也是制约整个传动系统寿命的重要因素。但因为其密封于驱动桥壳之中，空间小，测取半轴的动态扭矩载荷数据非常的困难。
3.目前在国内工程机械行业尚未有成功测取装载机轮边半轴动态扭矩的案例公开，汽车行业有使用轮边六分力传感器测试轮边扭矩载荷的案例，但因为装载机轮边扭矩较大，大扭矩六分力传感器价格昂贵且需要专门定制，国内相关工程机械企业均没有使用案例。
4.半轴工作时大部分浸在驱动桥油里，而且与桥壳之间距离非常小，在测取实际工况下半轴载荷数据时又涉及到旋转件和静止部分之间的信号传输问题，之前有研究团队尝试过采用粘贴应变片的方式，但没有解决导线传递和从驱动桥中引出时的桥油泄露问题，因此目前国内相关企业尚没有成功的测取过装载机半轴的动态扭矩载荷，而设计时采用静载荷仿真的方式并不能真实反映装载机工作时半轴受到的动载荷。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置。
6.解决上述技术问题的技术方案是：一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置，包括驱动桥主传动系统、驱动桥壳、半轴、轮边支承、轮毂和轮边行星减速系统，半轴分别与驱动桥主传动系统和轮边行星减速系统连接，轮边支承套于半轴上，半轴上设有测试装置，测试装置包括应变电桥和应变电桥导线，应变电桥设置于半轴上，应变电桥导线一端与应变电桥连接，应变电桥导线另一端经削去的花键齿的齿槽从中空的半轴连接法兰和滑环连接法兰的孔中引出，并连接到滑环旋转端的接线端子上，滑环固定端的接线端子用导线与数据采集仪连接。
7.本实用新型的进一步技术方案是：轮毂端盖中间设有通孔，半轴连接法兰与滑环连接法兰通过螺纹连接，轮毂端盖的通孔设有骨架油封和油封端盖，轮毂端盖的通孔通过骨架油封密封。
8.应变电桥为对称式布置，应变电桥的应变片为四片，四片应变片分别通过电阻与相邻的应变片连接，四片应变片分别设为桥路a、桥路b、桥路c和桥路d，应变电桥上的桥路a和桥路b端分别与数采线缆的信号端连接，应变电桥上的桥路c和桥路d端分别与数采线缆的供电端连接。
9.由于采用上述技术方案，本实用新型之一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试
装置，具有以下有益效果：
10.本实用新型为辅助工装，结构简单，设计巧妙，制作成本极低。本实用新型通过应变电桥，巧妙的解决了复杂工况下旋转零部件半轴的载荷信号在准确测取、传感器封装、导线及信号传输、桥油密封等方面的关键技术难题，以较低的成本完成了装载机半轴动态扭矩载荷谱的精确测试，测试方法的操作性和通用性强，也可适用于其他轮式车辆的该类测试。
11.下面，结合说明书附图和具体实施例对本实用新型之一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置的技术特征作进一步的说明。
附图说明
12.图1：一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置的结构示意图。
13.图2：测试装置的结构示意图（图1中7的放大状态示意图）。
14.图3：应变电桥安装于半轴上的结构示意图。
15.图4：应变电桥的结构示意图。
16.图5：半轴应变-扭矩标定系统的结构示意图。
17.图6：半轴应变-扭矩标定系统的扭矩-应变标定曲线图。
18.在上述附图中，各标号说明如下：
19.1-驱动桥主传动系统，2-驱动桥壳，3-半轴，4-轮边支承，5-轮毂，6-轮边行星减速系统，7-测试装置，8-应变电桥，9-半轴连接法兰，10-轮毂端盖，11-应变电桥导线，12-骨架油封，13-油封端盖，14-滑环连接法兰，15-滑环，16-车架，20-标定法兰，21-标准力臂，22-标准砝码，23-标定台座。
具体实施方式
20.一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试装置，包括驱动桥主传动系统1、驱动桥壳2、半轴3、轮边支承4、轮毂5和轮边行星减速系统6，半轴3分别与驱动桥主传动系统1和轮边行星减速系统6连接，轮边支承4套于半轴3上，其特征在于：半轴3上设有测试装置7，测试装置7包括应变电桥8和应变电桥导线11，应变电桥8设置于半轴3上，应变电桥导线11一端与应变电桥8连接，应变电桥导线11另一端经削去的花键齿的齿槽从中空的半轴连接法兰9和滑环连接法兰14的孔中引出，并连接到滑环15旋转端的接线端子上，滑环15固定端的接线端子用导线与数据采集仪连接。轮毂端盖10中间设有通孔，半轴连接法兰9孔柱从轮毂端盖孔中穿出与滑环连接法兰14通过螺纹连接，轮毂端盖10的通孔设有骨架油封12和油封端盖13，轮毂端盖10的通孔通过骨架油封12密封，骨架油封12用于轮毂端盖10孔位的密封，防止半轴连接法兰销柱与轮毂端盖孔相对运动时桥油泄露，油封端盖13用于限制骨架油封12的轴向串动。
21.由于半轴密封在驱动桥壳的桥油中，应变电桥的导线从桥壳中引出时需考虑线缆引导和桥油泄露问题。在半轴连接法兰9、轮毂端盖10和滑环连接法兰14上设有导线引导和密封装置，具体工装包括中部打孔的半轴连接法兰和滑环连接法兰，应变电桥导线经花键齿槽由两个中空的法兰引导连接到滑环的转子接线柱。其中半轴连接法兰从开孔的轮毂端盖穿出，车辆前进时由于传动比不一致二者会产生相对转动，因此装置中包含一个骨架油
封，解决桥油泄露问题。
22.一种轮式装载机半轴动态扭矩载荷谱测试方法，在半轴靠近花键端表面粘贴应变片组成对称式应变全桥并封装，测量半轴测点的应变信号，通过滑环将桥路应变信号从半轴旋转端传输到应变采集系统所在的固定端，测试过程中半轴测点的应变信号由数据采集系统实时采集并保存，最后通过半轴的应变-扭矩标定，得到半轴扭矩信号与半轴测点应变信号的线性关系，将采集到的应变信号转化为半轴的扭矩谱。
23.具体测试方法：
24.步骤一，将半轴3一端的花键削掉一个齿形成齿槽，在半轴靠近花键端表面粘贴应变片，即半轴距离花键根部至少30mm处粘贴应变片，组成应变电桥8，应变电桥导线11经削去的花键齿的齿槽从中空的半轴连接法兰9和滑环连接法兰14的孔中引出，连接到滑环15旋转端的接线端子，轮毂端盖10中间钻孔，半轴连接法兰9孔柱从轮毂端盖孔中穿出与滑环连接法兰14进行螺纹连接，骨架油封12用于轮毂端盖10孔位的密封，防止半轴连接法兰销柱与轮毂端盖孔相对运动时桥油泄露，油封端盖13用于限制骨架油封12的轴向串动，滑环15的固定端固定于车架6，滑环15的固定端的接线端子用导线与数据采集仪连接进行信号采集及储存，通过数据采集仪得到动态应变数据。
25.步骤二，完成半轴应变-扭矩标定，具体为设计半轴应变-扭矩标定系统，通过逐级加载标准扭矩的方式得到应变和扭矩的线性关系，将步骤一中测取的动态应变数据转换为半轴扭矩数据。根据实验，半轴应变-扭矩标定系统得到的扭矩-应变标定曲线为y=5.4122x+10.952，r2=1，y为扭矩（n.m），x为应变值（μm），通过将步骤一中测取的动态应变数据放入到应变和扭矩的线性关系中，即可得到半轴扭矩数据。
26.步骤一中，针对测试过程中桥油温度上升和半轴可能承受弯曲载荷的影响，将应变电桥8的应变桥路设计为应变全桥，应变片采用对称式布置，自动消除温漂影响和弯曲载荷产生的应变信号。应变电桥8的应变片为四片，四片应变片分别通过电阻与相邻的应变片连接，四片应变片分别设为桥路a、桥路b、桥路c和桥路d，应变电桥8上的桥路a和桥路b端分别与数采线缆的信号端连接，应变电桥8上的桥路c和桥路d端分别与数采线缆的供电端连接。应变片、应变胶水和防护胶水采用耐油且耐100℃高温的产品，应变电桥及导线均用耐高温防护胶覆盖。
27.步骤二中，半轴应变-扭矩标定系统包括标定法兰20、半轴3、标准力臂21、标准砝码22、标定台座23，标定时，半轴3两端分别连接有法兰20，把半轴3一端连接的法兰20固定，半轴3另一端连接的法兰20与标准力臂21连接，通过将标准砝码22加载到标准力臂21上，使半轴3产生标准扭矩载荷，通过逐级加载标准砝码22的方式得到应变与扭矩的线性关系。由于应变电桥输出的是应变信号，通过半轴的应变-扭矩标定过程将应变信号转换为扭矩信号。标定过程中标准一组标准扭矩可以通过一组不同规格标准砝码和标准力臂产生，通过逐级加载的方式得到应变与扭矩的线性关系。