[發明專利]一種可同時測量剪切力和圓錐指數的車載測量儀

有效

• 申請號: 201810647662.6
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108981972B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 趙健;李至軒;朱冰;李偉男;孫玉澤;李享泰;鄧志輝;田海艦;張培興
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G01L3/00;G01B21/02;G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉馳宇

本發明提供了一種可同時測量剪切力和圓錐指數的車載測量儀，主要由吸附在車輛表面的真空吸盤、長度和角度可變的連接裝置、控制中樞測量箱、以及進入土壤實際測量的剪切桿和圓錐桿組成；圓錐桿的貫入豎直運動和爪盤的剪切旋轉運動分別實現，互不影響，精度較高；電動推桿代替人工操作，便于控制圓錐桿的貫入速度，同時還可以通過與電動推桿下部連接的直線位移傳感器時刻感知貫入深度；測量箱內部的絲杠螺母機構可實現箱體與車輛固定位置的相對移動，箱體下端固定長度的爪盤能伸入土壤，進行剪切力的測量；通過測量儀尾端的真空吸盤實現與車輛的連接，方便拆卸，并可實現不同方位、不同角度的測量。

技術領域

本發明涉及一種車載測量儀，特別涉及一種可以同時測量車輛前方區域或者車身側面未知區域土壤剪切力和圓錐指數的車載測量儀。

背景技術

地面力學是工程力學的一個新分支，主要研究機器與其工作地面之間的關系。根據不同的土壤物理特性，地面幾何特性，輪胎力學特性以及車輛負荷和幾何尺寸間所存在的相互關系建立一系列理論公式、純經驗或半經驗公式，并從中決定車輛的設計參數和選擇最佳設計方案。而其主要內容之一就是分析汽車在松軟土壤中的性能及松軟土壤性能的分析。所以，設計出合適的車載測量儀器十分重要。

隨著科技的發展，不同行業領域的車輛對地面通過性提出了急切的研究需求，車輛在土壤中的通過性問題變得十分重要。為了判斷土壤行駛性，美軍工程兵瓦透韋斯試驗站推薦了一種快速測定法，簡稱WES法，這個方法已為國際上所采用。WES法主要是把影響土壤支撐能力和土壤推進力的機械性質結合在一起組成為一個度量值，叫做“圓錐指數”(CI)。但目前測量土壤圓錐指數的儀器幾乎為獨立測量式的，并沒有和車輛相結合，需要工作人員離開行駛車輛，手持測量。

此外，汽車在松軟地面上行駛時所能產生的最大牽引力受到土壤切向抗切強度的限制，因此，土壤的剪切特性是影響汽車松軟地面通過性的最重要特性。如何同時測量土壤的剪切力和圓錐指數這兩個土壤的重要特性，并與車輛結合顯得尤為重要。

發明內容

本發明對于現有技術的不足，提供了一種可以同時測量剪切力和圓錐指數的車載儀器，且剪切力和圓錐指數的測量各自獨立進行，互不影響，精度較高。

為解決上述問題，本發明是采用如下技術方案實現的：

一種可同時測量剪切力和圓錐指數的車載測量儀，其特征在于，包括一個用于吸附在車身上的真空吸盤，真空吸盤通過1號球頭萬向節與伸縮桿的一端鉸接，伸縮桿的另一端通過?2號球頭萬向節與連接桿的一端鉸接，一個測量箱的右側端面上開有豎直的通槽，連接桿的另一端穿過測量箱的通槽與測量箱內的絲杠螺母機構中的絲杠螺母通過連接板固定連接，絲杠螺母機構中的絲杠的上端通過第一聯軸器與減速電機的輸出軸固定連接，絲杠的下端通過深溝球軸承和固定座連接在測量箱的下壁內表面上，一個電動推桿的伸縮端的下端與一個壓力傳感器的電氣接口螺紋連接，壓力傳感器下端的壓力接口與一個下端帶有圓錐探頭的圓錐桿固定連接，一個直線位移傳感器的測量端與電動推桿固定連接，減速電機、電動推桿的控制端以及直線位移傳感器通過上固定板固定在測量箱內，一個空心圓桿結構的剪切桿的上端穿過測量箱下壁與設置在測量箱內的減速齒輪固定連接，剪切桿的下端固定設置有一個圓柱形的爪盤，爪盤底面間隔均勻地設有四個長方體葉片，圓錐桿的上端穿過剪切桿中心通孔和測量箱下壁后與壓力傳感器的壓力接口固定連接，一個伺服電機通過一個下固定板固定設置在測量箱內，伺服電機的輸出軸通過一個第二聯軸器與一個傳動軸的上端連接，傳動軸的下端與一個傳動齒輪固定連接，傳動齒輪與減速齒輪嚙合，減速齒輪的齒數大于傳動齒輪的齒數，一個法蘭式扭矩傳感器設置在傳動軸上用于測量傳動軸的扭矩，測量箱內設置有控制電路，減速電機、壓力傳感器、直線位移傳感器、電動推桿的控制端、伺服電機以及法蘭式扭矩傳感器均通過線束與控制電路連接。

進一步的技術方案包括：