專利名稱：壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統及方法
技術領域：
本發明屬于機械工程技術領域，尤其是涉及一種壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統及方法。
背景技術：
振動壓路機的振幅是壓路機的關鍵性能指標，其直接影響到壓路機對路面的壓實質量，輪寬方向的振幅均勻是保證壓實均勻性的最基本要求，當振動輪左右兩邊振幅偏差較大時，還會影響壓路機的直線行駛性能。經過試驗研究，振動輪質心的偏移是影響壓路機振幅均勻性的主要原因之一，而由于制造加工精度等原因，鋼輪質心不可能完全處于幾何中心，而為了對壓路機進行動力學研究，必須知道鋼輪質心的精確位置及其主要位置的振幅。現有技術通常是在整機裝配好后，通過現場試驗測得鋼輪的振幅均勻性，具體方法為將壓路機鋼輪懸空和用鋼輪橡膠輪胎支撐壓路機的鋼輪，使壓路機處于無外載狀態進行振動，測量鋼輪的振幅。當出現振幅不均勻時，很難通過調節鋼輪質心位置實現振幅的均勻， 并且現場試驗測量壓路機振幅的過程比較復雜。現有技術中，還沒有能夠在整機裝配前直接檢測壓路機鋼輪質心及振幅的裝置及方法。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種結構簡單、體積小、占地面積小、設計新穎合理，實現方便、使用操作便捷、實現成本低的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，所述壓路機鋼輪通過振動軸安裝在壓路機前車架上且通過螺栓與壓路機前車架固定連接，所述壓路機前車架上安裝有用于帶動振動軸振動的振動馬達，所述振動馬達的輸出軸與振動軸連接；其特征在于該壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統包括鋼輪質心測試系統、鋼輪振幅均勻性測試系統和液壓系統，以及用于對鋼輪質心測試系統和鋼輪振幅均勻性測試系統的測試數據進行分析處理并用于對液壓系統進行控制的控制系統；所述鋼輪質心測試系統包括三個調平油缸、分別對應安裝在三個調平油缸活塞桿頂端的三個測力傳感器和安裝在三個測力傳感器頂端的測試平臺，所述測試平臺的頂端對稱設置有兩個用于支撐壓路機鋼輪的支撐輪，所述測試平臺的頂端設置有用于對測試平臺進行調平的水平測量儀和用于對壓路機鋼輪的轉動角度進行測量的角度傳感器，三個所述調平油缸和三個所述測力傳感器均呈三角形ABC布設，所述三角形ABC為等腰三角形或等邊三角形；所述液壓系統與振動馬達和調平油缸連接且用于為振動馬達和調平油缸提供液壓動力，所述鋼輪振幅均勻性測試系統包括用于將壓路機前車架支撐在其頂端的前車架支座和安裝在壓路機鋼輪上且用于對壓路機鋼輪不同位置處的振動加速度進行檢測的多個加速度傳感器，多個所述加速度傳感器沿所述壓路機鋼輪的軸向均勻地布設在所述壓路機鋼輪上；所述控制系統包括微處理器模塊以及與微處理器模塊相接的A/D轉換電路模塊和人機交互設備，多個所述測力傳感器、所述角度傳感器和多個所述加速度傳感器均與所述A/D轉換電路模塊相接，所述液壓系統與所述微處理器模塊相接。上述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述加速度傳感器的數量為三個或五個。上述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述壓路機前車架上安裝有減振塊支撐板，所述減振塊支撐板上安裝有位于所述壓路機鋼輪與所述減振塊支撐板之間的減振塊。上述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述液壓系統包括 通過油管依次連接的供油油箱、濾油器和液壓泵，以及通過油管與液壓泵連接的四個電磁閥，其中三個電磁閥分別對應與三個調平油缸連接，另外一個電磁閥與振動馬達連接，連接所述濾油器與液壓泵的油管上連接有溢流閥，所述溢流閥通過油管與溢流油箱連接；所述液壓泵和四個所述電磁閥均與所述微處理器模塊相接。上述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述電磁閥為三位四通電磁閥。上述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述人機交互設備為觸摸式液晶顯示屏或計算機。本發明還提供了一種數據處理速度快、數據處理能力強、精度高、實用性強的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、壓路機鋼輪質心位置測試，具體過程如下步驟101、安裝及調平首先，將連接為一體的壓路機前車架、壓路機鋼輪和振動馬達放置在前車架支座頂端，使得壓路機前車架支撐在所述前車架支座頂端，且使得所述壓路機鋼輪支撐在兩個所述支撐輪頂端；接著，將用于固定連接壓路機鋼輪和壓路機前車架的螺栓擰下，使得所述壓路機鋼輪能夠在所述振動軸上轉動；然后，在所述人機交互設備上輸入調平油缸控制參數，微處理器模塊接收調平油缸控制參數并通過控制液壓泵和與三個所述調平油缸連接的三個電磁閥實現對三個所述調平油缸的控制，使得所述測試平臺水平位于多個所述測力傳感器的頂端；步驟102、角度及壓力信號的采集首先，由所述A/D轉換電路模塊對三個所述測力傳感器所檢測到的壓力信號進行A/D轉換，得到三個壓力值Fa’、Fb’和F。’，由微處理器模塊對經A/D轉換電路模塊處理后的三個壓力值F/、Fb’和F。’進行采集；然后，將所述壓路機鋼輪手動轉過Θ角度，由所述A/D轉換電路模塊對角度傳感器所檢測的壓路機鋼輪的轉動角度信號和三個所述測力傳感器所檢測到的壓力信號進行A/D轉換，得到角度值Θ和三個壓力值Fa、Fb和F。，由微處理器模塊對經A/D轉換電路模塊處理后的角度值Θ和三個壓力值Fa、Fb和Fc進行采集；步驟103、壓路機鋼輪質心位置的確定所述微處理器模塊調用壓力及角度數據處理模塊對所采集到的三個壓力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值Θ和三個壓力值Fa、Fb和Fc進行綜合分析處理，得到所述壓路機鋼輪的質心位置；步驟104、壓路機鋼輪質心位置的顯示所述微處理器模塊發出顯示控制信號給人機交互設備，通過人機交互設備對步驟103中確定出的壓路機鋼輪質心位置進行同步顯示；
步驟二、壓路機鋼輪振幅均勻性測試，具體過程如下步驟201、固定將用于固定連接壓路機鋼輪和壓路機前車架的螺栓擰上，使得所述壓路機鋼輪固定連接在所述壓路機前車架上；步驟202、加速度信號的采集在所述人機交互設備上輸入壓路機鋼輪振動控制參數，微處理器模塊接收壓路機鋼輪振動控制參數并通過控制液壓泵和與所述振動馬達連接的電磁閥實現對所述壓路機鋼輪振動的控制；同時，由所述A/D轉換電路模塊對多個加速度傳感器所檢測的壓路機鋼輪不同位置處的振動加速度信號進行A/D轉換，得到多個加速度值&1; a2,…，ai;再由微處理器模塊對經A/D轉換電路模塊處理后的加速度值a1;a2，-,a,進行采集，其中，i為所述加速度傳感器的數量；步驟203、壓路機鋼輪振幅偏差δ的確定所述微處理器模塊調用加速度數據處理模塊對所采集到的多個加速度值a1; a2，…，a,進行綜合分析處理，得到所述壓路機鋼輪 振幅偏差δ ；步驟204、壓路機鋼輪振幅偏差δ的顯示所述微處理器模塊發出顯示控制信號給人機交互設備，通過人機交互設備對步驟203中確定出的壓路機鋼輪振幅偏差δ進行同步顯示。上述的方法，其特征在于步驟103中所述微處理器模塊調用壓力及角度數據處理模塊對所采集到的三個壓力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值Θ和三個壓力值
行綜合分析處理，其綜合處理分析過程包括以下步驟步驟1031、建立空間直角坐標系所述微處理器模塊以所述三角形ABC底邊BC的中點為坐標原點，且以所述三角形ABC底邊BC為X軸、以垂直于所述三角形ABC底邊BC的高為Y軸、以過坐標原點且垂直于所述三角形ABC所在平面的直線為Z軸，建立空間直角坐標系;步驟1032、所述微處理器模塊調用所述壓力及角度數據處理模塊且根據公式
權利要求
1.一種壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，所述壓路機鋼輪(10)通過振動軸安裝在壓路機前車架(8 )上且通過螺栓與壓路機前車架(8 )固定連接，所述壓路機前車架(8 )上安裝有用于帶動振動軸振動的振動馬達(12)，所述振動馬達(12)的輸出軸與振動軸連接；其特征在于該壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統包括鋼輪質心測試系統、鋼輪振幅均勻性測試系統和液壓系統(17)，以及用于對鋼輪質心測試系統和鋼輪振幅均勻性測試系統的測試數據進行分析處理并用于對液壓系統(17)進行控制的控制系統；所述鋼輪質心測試系統包括三個調平油缸(I)、分別對應安裝在三個調平油缸(I)活塞桿頂端的三個測力傳感器(2)和安裝在三個測力傳感器(2)頂端的測試平臺(3)，所述測試平臺(3)的頂端對稱設置有兩個用于支撐壓路機鋼輪(10)的支撐輪(6)，所述測試平臺(3)的頂端設置有用于對測試平臺(3)進行調平的水平測量儀(4)和用于對壓路機鋼輪(10)的轉動角度進行測量的角度傳感器(5)，三個所述調平油缸(I)和三個所述測力傳感器(2)均呈三角形ABC布設，所述三角形ABC為等腰三角形或等邊三角形；所述液壓系統(17)與振動馬達(12)和調平油缸(I)連接且用于為振動馬達(12)和調平油缸(I)提供液壓動力，所述鋼輪振幅均勻性測試系統包括用于將壓路機前車架(8)支撐在其頂端的前車架支座(7)和安裝在壓路機鋼輪(10)上且用于對壓路機鋼輪(10)不同位置處的振動加速度進行檢測的多個加速度傳感器(11)，多個所述加速度傳感器(11)沿所述壓路機鋼輪(10)的軸向均勻地布設在所述壓路機鋼輪(10)上；所述控制系統包括微處理器模塊(14)以及與微處理器模塊(14)相接的A/D轉換電路模塊(15)和人機交互設備(16)，多個所述測力傳感器(2)、所述角度傳感器(5 )和多個所述加速度傳感器(11)均與所述A/D轉換電路模塊(15 )相接，所述液壓系統(17)與所述微處理器模塊(14)相接。
2.按照權利要求I所述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述加速度傳感器(11)的數量為三個或五個。
3.按照權利要求I所述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述壓路機前車架(8)上安裝有減振塊支撐板(13)，所述減振塊支撐板(13)上安裝有位于所述壓路機鋼輪(10)與所述減振塊支撐板(13)之間的減振塊(9)。
4.按照權利要求I所述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述液壓系統(17)包括通過油管依次連接的供油油箱(18)、濾油器(19)和液壓泵(20)，以及通過油管與液壓泵(20)連接的四個電磁閥(21)，其中三個電磁閥(21)分別對應與三個調平油缸(I)連接，另外一個電磁閥(21)與振動馬達(12)連接，連接所述濾油器(19)與液壓泵(20)的油管上連接有溢流閥(22)，所述溢流閥(22)通過油管與溢流油箱(23)連接；所述液壓泵(20 )和四個所述電磁閥(21)均與所述微處理器模塊(14 )相接。
5.按照權利要求4所述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述電磁閥(21)為三位四通電磁閥。
6.按照權利要求I所述的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統，其特征在于所述人機交互設備(16)為觸摸式液晶顯示屏或計算機。
7.一種利用如權利要求I所述測試系統的壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一、壓路機鋼輪(10)質心位置測試，具體過程如下 步驟101、安裝及調平首先，將連接為一體的壓路機前車架(8)、壓路機鋼輪(10)和振動馬達(12 )放置在前車架支座(7 )頂端，使得壓路機前車架(8 )支撐在所述前車架支座(7 )頂端，且使得所述壓路機鋼輪(10)支撐在兩個所述支撐輪(6)頂端；接著，將用于固定連接壓路機鋼輪(10)和壓路機前車架(8)的螺栓擰下，使得所述壓路機鋼輪(10)能夠在所述振動軸上轉動；然后，在所述人機交互設備(16)上輸入調平油缸(I)控制參數，微處理器模塊(14)接收調平油缸(I)控制參數并通過控制液壓泵(20)和與三個所述調平油缸(I)連接的三個電磁閥(21)實現對三個所述調平油缸(I)的控制，使得所述測試平臺(3)水平位于多個所述測力傳感器(2)的頂端； 步驟102、角度及壓力信號的采集首先，由所述A/D轉換電路模塊(15)對三個所述測力傳感器(2)所檢測到的壓力信號進行A/D轉換，得到三個壓力值Fa’、Fb’和F。’，由微處理器模塊(14)對經A/D轉換電路模塊(15)處理后的三個壓力值Fa’、Fb’和F。’進行采集；然后，將所述壓路機鋼輪(10)手動轉過0角度，由所述A/D轉換電路模塊(15)對角度傳感器(5)所檢測的壓路機鋼輪(10)的轉動角度信號和三個所述測力傳感器(2)所檢測到的壓力信號進行A/D轉換，得到角度值0和三個壓力值？4、匕和F。，由微處理器模塊(14)對經A/ D轉換電路模塊(15)處理后的角度值0和三個壓力值Fa、Fb和F。進行采集； 步驟103、壓路機鋼輪(10)質心位置的確定所述微處理器模塊(14)調用壓力及角度數據處理模塊對所采集到的三個壓力值Fa’、Fb’和Fc’，以及角度值0和三個壓力值Fa、Fb和F。進行綜合分析處理，得到所述壓路機鋼輪(10)的質心位置； 步驟104、壓路機鋼輪(10)質心位置的顯示所述微處理器模塊(14)發出顯示控制信號給人機交互設備(16)，通過人機交互設備(16)對步驟103中確定出的壓路機鋼輪(10)質心位置進行同步顯示； 步驟二、壓路機鋼輪(10)振幅均勻性測試，具體過程如下 步驟201、固定將用于固定連接壓路機鋼輪(10)和壓路機前車架(8)的螺栓擰上，使得所述壓路機鋼輪(10)固定連接在所述壓路機前車架(8)上； 步驟202、加速度信號的采集在所述人機交互設備(16)上輸入壓路機鋼輪(10)振動控制參數，微處理器模塊(14)接收壓路機鋼輪(10)振動控制參數并通過控制液壓泵(20)和與所述振動馬達(12)連接的電磁閥(21)實現對所述壓路機鋼輪(10)振動的控制；同時，由所述A/D轉換電路模塊(15)對多個加速度傳感器(11)所檢測的壓路機鋼輪(10)不同位置處的振動加速度信號進行A/D轉換，得到多個加速度值ai，a2，…，％，再由微處理器模塊(14)對經A/D轉換電路模塊(15)處理后的加速度值ai，a2，…，Bi進行采集，其中，i為所述加速度傳感器(11)的數量； 步驟203、壓路機鋼輪(10)振幅偏差8的確定所述微處理器模塊(14)調用加速度數據處理模塊對所采集到的多個加速度值％，a2，…，％進行綜合分析處理，得到所述壓路機鋼輪(10)振幅偏差5 ； 步驟204、壓路機鋼輪(10)振幅偏差5的顯示所述微處理器模塊(14)發出顯示控制信號給人機交互設備(16)，通過人機交互設備(16)對步驟203中確定出的壓路機鋼輪(10)振幅偏差S進行同步顯示。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于步驟103中所述微處理器模塊(14)調用壓力及角度數據處理模塊對所采集到的三個壓力值Fa’、Fb’和F。’，以及角度值0和三個壓力值Fa、Fb和F。進行綜合分析處理，其綜合處理分析過程包括以下步驟步驟1031、建立空間直角坐標系所述微處理器模塊(14)以所述三角形ABC底邊BC的中點為坐標原點，且以所述三角形ABC底邊BC為X軸、以垂直于所述三角形ABC底邊BC的高為Y軸、以過坐標原點且垂直于所述三角形ABC所在平面的直線為Z軸，建立空間直角坐標系; 步驟1032、所述微處理器模塊(14)調用所述壓力及角度數據處理模塊且根據公式
9.按照權利要求7所述的方法，其特征在于步驟203中所述微處理器模塊(14)調用加速度數據處理模塊對所采集到的多個加速度值a:，a2，…，％進行綜合分析處理的過程為所述微處理器模塊(14)調用所述加速度數據處理模塊且根據公式 將多個所述加速度傳感器(11)所檢測并經 處理的加速度信號轉換為壓路機鋼輪(10)振幅偏差S，其中，max(ai，a2，…，ai)為多個加速度值a。a2,…，Si中的最大值，minfei, a2,…，aj為多個加速度值a。a2,…，Si中的最小值,AVG (a” a2, ...，為多個加速度值a” a2, ...，的平均值。
10.按照權利要求7或9所述的方法，其特征在于所述i的取值為3或5。
全文摘要
本發明公開了一種壓路機鋼輪質心和振幅均勻性測試系統及方法，其系統包括鋼輪質心測試系統、鋼輪振幅均勻性測試系統、液壓系統和控制系統；鋼輪質心測試系統包括調平油缸、測力傳感器、測試平臺、支撐輪、水平測量儀和角度傳感器，鋼輪振幅均勻性測試系統包括前車架支座和加速度傳感器，控制系統包括微處理器模塊、A/D轉換電路模塊和人機交互設備；其方法包括步驟壓路機鋼輪質心位置測試安裝及調平，角度及壓力信號的采集，壓路機鋼輪質心位置的確定及顯示；壓路機鋼輪振幅均勻性測試固定，加速度信號的采集，壓路機鋼輪振幅偏差δ的確定及顯示。本發明設計新穎合理，使用操作便捷，測試效率高、精度高，實用性強，推廣應用價值高。
文檔編號G01M1/12GK102798500SQ20121029454
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月19日 優先權日2012年8月19日
發明者張志峰, 徐會敢, 劉東明 申請人:長安大學