一种履带装备行走机构摩擦磨损试验装置及试验方法与流程

1.本发明属于履带装备环境试验技术领域，尤其涉及一种履带装备行走机构摩擦磨损试验装置及试验方法。


背景技术：

2.目前，对履带装备行走机构（履带及履带轮）开展摩擦磨损试验通常都是在试验台上进行。典型的方式有履带式试验台，如洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司提供的履带式转鼓试验台包括加载系、驱动轮系、履带板系、零负荷驱动装置、支撑轮系、托轮系、支撑托架系、张紧轮系、牵引自动挂接系、电阻负载系、数据采集及测量系、传动装置、被试车辆。
3.随着新型试验技术的发展，徐工集团工程机械有限公司开发了一种履带式车辆的支重轮磨损试验装置和基于支重轮磨损试验装置的磨损试验方法，支重轮磨损试验装置包括：基座；承载装置，设置于基座上，包括沿第一方向延伸的并排设置的两个承载表面，两个承载表面被配置为在支重轮磨损试验中分别支承履带式车辆的两个履带机构通行，至少一个承载表面远离另一个承载表面的一侧与靠近另一个承载表面的一侧高度不同；和检测装置，被配置为获取履带式车辆在承载装置上通行后支重轮的磨损数据。该方案承载装置的承载表面可以模拟履带式车辆在实际工况下的通行环境，相比于虚拟样机仿真的方法和试验台架加载的方法，进行磨损试验的支重轮的工作状态更接近实际工况下的支重轮的工作状态。
4.然而，实际使用过程中的履带装备并不是只在单一路面行驶，会在道路情况复杂多变的四种典型路面（铺面路、起伏路、砂石路、戈壁路）上行驶。而采用如前所述试验装置和常规试验方法并不能准确、有效模拟履带装备的多种实际路面工况，容易导致过试验和欠试验。更关键地是，采用现有试验装置和试验方法既无法在室内针对履带装备开展多种路面工况下的摩擦磨损试验，也无法实现任意典型路面工况的灵活、快速切换。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种履带装备行走机构摩擦磨损试验装置及试验方法，至少能够在室内针对履带装备开展多种路面工况下的摩擦磨损试验，并实现任意典型路面工况的灵活、快速切换。
6.为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。
7.一种履带装备行走机构摩擦磨损试验装置，其特征在于：包括仿真的铺面路节段、起伏路节段、砂石路节段、戈壁路节段，在行车下方沿着纵向方向依序布置有第一戈壁路节段、第一可调式组合路节段、铺面路节段、第二可调式组合路节段、第二起伏路节段，各个道路节段的路面能够供履带装备试样移动；其中，第一可调式组合路节段由间隔且并排布置的第一砂石路节段、第一起伏路节段和第一驱动系统组成，第二可调式组合路节段由间隔且并排布置的第二砂石路节段、第二戈壁路节段和第二驱动系统组成；
第一驱动系统能够驱动第一砂石路节段横向移动至“铺面路节段、第一砂石路节段、第一戈壁路节段”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置一，第一驱动系统还能够驱动第一起伏路节段横向移动至“铺面路节段、第一起伏路节段、第一戈壁路节段”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置一；第二驱动系统能够驱动第二砂石路节段横向移动至“第二起伏路节段、第二砂石路节段、铺面路节段”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置二，第二驱动系统还能够驱动第二戈壁路节段横向移动至“第二起伏路节段、第二戈壁路节段、铺面路节段”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置二。
8.作为优选，所述的第一戈壁路节段、铺面路节段、第二起伏路节段均固定布置。
9.作为优选，设置有多个台座，在台座上纵向设置有容纳槽，容纳槽两端设有可拆卸的挡板，在每个容纳槽内盛装对应的路面材料。采用这样的结构，能够很方便地补充或者更换相应的路面材料。
10.为了提高试验过程中路面工况切换的灵活性和准确性，所述第一驱动系统包括动力系统，动力系统输出端同时连接第一砂石路节段和第一起伏路节段，通过动力系统驱动第一砂石路节段和第一起伏路节段同步横向移动，且在某时刻仅有第一砂石路节段、第一起伏路节段二者之一位于目标位置一；所述第二驱动系统包括动力系统，动力系统输出端同时连接第二戈壁路节段和第二砂石路节段，通过动力系统驱动第二戈壁路节段和第二砂石路节段同步横向移动，且在某时刻仅有第二戈壁路节段和第二砂石路节段二者之一位于目标位置二。
11.作为优选，各个道路节段的路面均有两个平行且并排布置的行驶区，每个行驶区用于容纳履带装备试样的其中一个履带；第一砂石路节段的左行驶区和第一起伏路节段的左行驶区共用左侧的一组动力系统，第一砂石路节段的右行驶区和第一起伏路节段的右行驶区共用右侧的一组动力系统。
12.作为优选，每组动力系统设置有三个同步运行的驱动机构。
13.进一步地，所述行车的横梁上设置有立式加载机构，立式加载机构的伸缩式加载杆连接履带装备试样的壳体并用于给履带装备试样施加预设下压力。
14.进一步地，所述履带装备试样的壳体上设置有吊耳，吊耳连接行车的吊装机构，吊装机构能够吊起履带装备试样并将其转移至任一节段上；行车的控制系统、第一驱动系统、第二驱动系统、立式加载机构履带装备试样的驱动系统均连接控制器并通过控制器控制其运行。
15.一种采用前述摩擦磨损试验装置的试验方法，步骤包括：步骤1，将履带装备试样吊至铺面路节段上，确保履带装备试样的履带都位于铺面路节段的行驶区内；步骤2，确定履带装备试样的预设行驶路径，按照预设行驶路径控制第一驱动系统、第二驱动系统运行，使相应的道路节段在对应时刻k横向移动至目标位置，并控制履带装备试样在对应时刻之后进行道路节段切换；履带装备试样行驶过程中，控制履带装备试样按照预设速度行驶，控制立式加载机构给履带装备试样施加预设加载力；履带装备试样转移过程中，控制立式加载机构的伸缩式加载杆始终处于缩回状态；步骤3，当履带装备试样需要在某道路节段上长时间行驶，每当履带装备试样从该
道路节段的后极限位置行驶至前极限位置时，控制吊装机构运行将履带装备试样转移至该道路节段的后极限位置，并以“履带装备试样前行—履带装备试样转移—履带装备试样前行”的方式反复运行，直到满足行驶时间要求；或者，当履带装备试样需要在某道路节段上长时间行驶，每当履带装备试样从该道路节段的后极限位置行驶至前极限位置时，控制履带装备试样后退至该道路节段的后极限位置，并以“履带装备试样前行—履带装备试样后退—履带装备试样前行”的方式反复运行，直到满足行驶时间要求；步骤4，试验结束后，测定履带装备试样的摩擦磨损数据并进行结果分析。
16.一种采用前述摩擦磨损试验装置的试验方法，步骤包括：步骤a，将履带装备试样吊至铺面路节段上，确保履带装备试样的履带都位于铺面路节段的行驶区内；步骤b，设定履带装备试样行驶里程和道路切换时点，在每个道路切换时点随机选择“第一砂石路节段、第一起伏路节段中、第二戈壁路节段、第二砂石路节段5”中的任一道路节段移动至目标位置；步骤c，控制履带装备试样在呈线性排列且纵向衔接的道路节段上行驶；步骤d，试验结束后，测定履带装备试样的摩擦磨损数据并进行结果分析。
17.有益效果：采用本发明的方案，不仅能够实现任意典型路面工况的灵活、快速切换，这些包括铺面路—起伏路的灵活、快速切换，铺面路—砂石路的灵活、快速切换，铺面路—戈壁路的灵活、快速切换，戈壁路—砂石路的灵活、快速切换，戈壁路—起伏路的灵活、快速切换，砂石路—起伏路的灵活、快速切换，而且能够在较小的空间（如试验室）内实现任意典型路面工况的切换；采用本发明的方案，能够准确、有效模拟履带装备的多种实际路面工况，至少在路况方面进一步降低了过试验和欠试验的概率，进一步提高了试验结果的准确性；采用本发明的方案，可选择性强，通用性好，不仅适用于在单一路面工况下开展摩擦磨损试验，而且适用于在多种路面工况下开展摩擦磨损试验，还适用于在随机路面工况下开展摩擦磨损试验。
附图说明
18.图1为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置示意图；图2为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置俯向示意图，第一砂石路节段和第一戈壁路节段均位于相应目标位置的状态；图3为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置侧向示意图；图4为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置的局部示意图；图5为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置俯向示意图，在图2的基础上进行了道路切换，第一起伏路节段和第二砂石路节段均位于相应目标位置的状态；图6为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置的道路状态简图（初始状态）；图7为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置的道路状态简图（第一起伏路节段移动至目标位置一后的状态）；图8为实施例中履带装备行走机构摩擦磨损试验装置的道路状态简图（第二砂石路节段移动至目标位置二后的状态）。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
20.如图1至图4所示，一种履带装备行走机构摩擦磨损试验装置，包括仿真的铺面路节段12、起伏路节段、砂石路节段、戈壁路节段，在行车下方沿着纵向方向依序布置有第一戈壁路节段2、第一可调式组合路节段、铺面路节段12、第二可调式组合路节段、第二起伏路节段41，各个道路节段的路面能够供履带装备试样11移动；其中，第一可调式组合路节段由间隔且并排布置的第一砂石路节段5、第一起伏路节段4和第一驱动系统组成，第二可调式组合路节段由间隔且并排布置的第二砂石路节段51、第二戈壁路节段21和第二驱动系统组成；第一驱动系统能够驱动第一砂石路节段5横向移动至“铺面路节段12、第一砂石路节段5、第一戈壁路节段2”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置一，第一驱动系统还能够驱动第一起伏路节段4横向移动至“铺面路节段12、第一起伏路节段4、第一戈壁路节段2”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置一；第二驱动系统能够驱动第二砂石路节段51横向移动至“第二起伏路节段41、第二砂石路节段51、铺面路节段12”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置二，第二驱动系统还能够驱动第二戈壁路节段21横向移动至“第二起伏路节段41、第二戈壁路节段21、铺面路节段12”三者呈线性排列且纵向衔接的目标位置二。
21.本实施例中，第一戈壁路节段2、铺面路节段12、第二起伏路节段41均固定布置。
22.本实施例中，设置有多个台座3，各个道路节段均包括台座3，在台座3上纵向设置有容纳槽，容纳槽长度等于台座3长度，容纳槽两端部设有可拆卸的挡板（具体可以在台座3上且位于容纳槽端部横向设置卡槽，卡槽与容纳槽长度方向的中心线垂直，将挡板插入卡槽中，卡槽深度与挡板高度相同），在每个容纳槽内盛装对应的路面材料。当需要更换路面材料时，只需要先取出容纳槽两端部的挡板，然后沿着容纳槽长度方向，将容纳槽内的路面材料推出或扒出。
23.本实施例中，第一驱动系统包括动力系统，动力系统输出端同时连接第一砂石路节段5和第一起伏路节段4，通过动力系统驱动第一砂石路节段5和第一起伏路节段4同步横向移动，且在某时刻仅有第一砂石路节段5、第一起伏路节段4二者之一位于目标位置一，本发明中的目标位置一是指铺面路节段12与第一戈壁路节段2之间的区域，位于该区域的道路节段刚好与铺面路节段12、第一戈壁路节段2同时衔接；所述第二驱动系统包括动力系统，动力系统输出端同时连接第二戈壁路节段21和第二砂石路节段51，通过动力系统驱动第二戈壁路节段21和第二砂石路节段51同步横向移动，且在某时刻仅有第二戈壁路节段21和第二砂石路节段51二者之一位于目标位置二，本发明中的目标位置二是指铺面路节段12与第二起伏路节段41之间的区域，位于该区域的道路节段刚好与铺面路节段12、第二起伏路节段41同时衔接。其中，各个道路节段的路面均有两个平行且并排布置的行驶区，每个行驶区用于容纳履带装备试样11的其中一个履带；第一砂石路节段5的左行驶区和第一起伏路节段4的左行驶区共用左侧的一组动力系统7，第一砂石路节段5的右行驶区和第一起伏路节段4的右行驶区共用右侧的一组动力系统6，每组动力系统设置有三个同步运行的驱动
机构，驱动机构可以采用液压驱动，也可以采用电驱动系统。同样地，第二戈壁路节段21的左行驶区和第二砂石路节段51的左行驶区共用左侧的一组动力系统14，第二戈壁路节段21的右行驶区和第二砂石路节段51的右行驶区共用右侧的一组动力系统13。由于第一砂石路节段5、第一起伏路节段4、第二戈壁路节段21和第二砂石路节段51需要横向移动，可以在这部分道路节段的台座3下方设置有轨道或滚轮，以便于将这些道路节段顺利推至目标位置。为了防止推至目标位置道路节段偏移，需要在目标位置附近设置有锁紧机构或者卡紧机构，以对这些道路节段横向限位，纵向限位则利用固定设置的第一戈壁路节段2、铺面路节段12、第二起伏路节段41进行直接限位即可，第一戈壁路节段2、铺面路节段12、第二起伏路节段41的台座3采用混凝土结构。
24.本实施例中，行车的横梁20上设置有立式加载机构10，立式加载机构10的伸缩式加载杆15连接履带装备试样11的壳体并用于给履带装备试样11施加预设下压力。
25.本实施例中，履带装备试样11的壳体上设置有四个吊耳，吊耳连接行车的吊装机构9，吊装机构9能够吊起履带装备试样11并将其转移至任一节段上；如图4所示，吊装机构9包括两组卷扬机18，每组卷扬机18的转轴19上连接有四根钢丝绳17，每根钢丝绳17下端连接在吊耳上。在使用吊装机构9吊装履带装备试样11时，需要预先将立式加载机构10的伸缩式加载杆15缩回，当履带装备试样11就位后再将伸缩式加载杆15伸长并根据需要施加下压力。
26.本实施例中，行车包括两根平行布置的纵向梁1，纵向梁1上设置有可沿着纵向梁1移动的矩形框梁8，矩形框梁8上设置横梁20，行车的运行方式和原理为现有技术，在此不做赘述。
27.本实施例中，履带装备试样11包括主结构体和行走机构，行走机构包括履带16和配合履带的主动轮、拖带轮、从动轮和负重轮，行走机构连接履带驱动机构，通过履带驱动机构驱动履带装备试样11前行和后退，行走机构和履带驱动机构采用常规装备或履带装备相同或相似的结构，主结构体采用简易钢架，通过与主结构体相连接的立式加载机构10来按需增减下压力（加载力），从而实现模拟不同负重状态下的履带装备的行走机构摩擦磨损工况。
28.本实施例中，行车的控制系统、第一驱动系统、第二驱动系统、立式加载机构10履带装备试样11的驱动系统均连接控制器并通过控制器控制其运行。
29.一种采用本实施例中摩擦磨损试验装置的试验方法之一，步骤包括：步骤1，将履带装备试样11吊至铺面路节段12上，确保履带装备试样11的履带都位于铺面路节段12的行驶区内；步骤2，确定履带装备试样11的预设行驶路径，按照预设行驶路径控制第一驱动系统、第二驱动系统运行，使相应的道路节段在对应时刻k横向移动至目标位置，并控制履带装备试样11在对应时刻之后进行道路节段切换；履带装备试样11行驶过程中，控制履带装备试样11按照预设速度行驶，控制立式加载机构10给履带装备试样11施加预设加载力；履带装备试样11转移过程中，控制立式加载机构10的伸缩式加载杆15始终处于缩回状态；步骤3，当履带装备试样11需要在某道路节段上长时间行驶，每当履带装备试样11从该道路节段的后极限位置行驶至前极限位置时，控制吊装机构9运行将履带装备试样11转移至该道路节段的后极限位置，并以“履带装备试样11前行—履带装备试样11转移—履
带装备试样11前行”的方式反复运行，直到满足行驶时间要求；或者，当履带装备试样11需要在某道路节段上长时间行驶，每当履带装备试样11从该道路节段的后极限位置行驶至前极限位置时，控制履带装备试样11后退至该道路节段的后极限位置，并以“履带装备试样11前行—履带装备试样11后退—履带装备试样11前行”的方式反复运行，直到满足行驶时间要求；步骤4，试验结束后，测定履带装备试样11的摩擦磨损数据并进行结果分析。
30.一种采用本实施例中摩擦磨损试验装置的试验方法之二，步骤包括：步骤a，将履带装备试样11吊至铺面路节段12上，确保履带装备试样11的履带都位于铺面路节段12的行驶区内；步骤b，设定履带装备试样11行驶里程和道路切换时点，在每个道路切换时点随机选择“第一砂石路节段5、第一起伏路节段4中、第二戈壁路节段21、第二砂石路节段51”中的任一道路节段移动至目标位置；步骤c，控制履带装备试样11在呈线性排列且纵向衔接的道路节段上行驶；步骤d，试验结束后，测定履带装备试样11的摩擦磨损数据并进行结果分析。
31.下面结合图2、图5至图8对本例中道路节段的状态及其切换过程进行说明。
32.初始状态下，各道路节段所处状态如图6所示，此状态下，履带装备试样11仅能够在铺面路节段12上行驶并开展摩擦磨损试验，理论状态下，图中的中心线跟履带装备试样11中心线位于同一竖直平面；当需要在第一戈壁路节段2与第一起伏路节段4上开展摩擦磨损试验，或者在第一起伏路节段4与铺面路节段12上开展摩擦磨损试验，或者在第一戈壁路节段2、第一起伏路节段4与铺面路节段12上开展摩擦磨损试验，可以控制第一起伏路节段4移动至目标位置一即可，此时的道路状态衔接方式如图7所示；当需要在第二砂石路节段51与铺面路节段12上开展摩擦磨损试验，或者在第二砂石路节段51与第二起伏路节段41上开展摩擦磨损试验，或者在第二砂石路节段51、铺面路节段12与第二起伏路节段41上开展摩擦磨损试验，可以控制第二砂石路节段51移动至目标位置二即可，此时的道路状态衔接方式如图8所示；当需要在第一戈壁路节段2与第一起伏路节段4上开展摩擦磨损试验，或者在第一起伏路节段4与铺面路节段12上，或者在第二砂石路节段51与铺面路节段12上开展摩擦磨损试验，或者在第二砂石路节段51与第二起伏路节段41上开展摩擦磨损试验，或者在第一戈壁路节段2、第一起伏路节段4、铺面路节段12、第二砂石路节段51、第二起伏路节段41上开展开展摩擦磨损试验，则可以控制第二砂石路节段51移动至目标位置二，同时控制第一起伏路节段4移动至目标位置一，此时的状态如图5所示；当需要在第一戈壁路节段2与第一砂石路节段5上开展摩擦磨损试验，或者在第一砂石路节段5与铺面路节段12上开展摩擦磨损试验，或者在铺面路节段12与第二戈壁路节段21上开展摩擦磨损试验，或者在第二戈壁路节段21与第二起伏路节段41上开展摩擦磨损试验，或者在第一戈壁路节段2、第一砂石路节段5、铺面路节段12、第二戈壁路节段21、第二起伏路节段41上开展摩擦磨损试验，则可以控制第一砂石路节段5移动至目标位置一，同时控制第二戈壁路节段21移动至目标位置二，此时的状态如图2所示。
33.总之，采用本例中的方案可巧妙地实现铺面路—起伏路的灵活、快速切换，铺面
路—砂石路的灵活、快速切换，铺面路—戈壁路的灵活、快速切换，戈壁路—砂石路的灵活、快速切换，戈壁路—起伏路的灵活、快速切换，砂石路—起伏路的灵活、快速切换，能够实现任意典型路面工况的灵活、快速切换。
34.采用本例中的方案，能够在较小的空间（如试验室）内实现任意典型路面工况的切换；能够准确、有效模拟履带装备的多种实际路面工况，至少在路况方面进一步降低了过试验和欠试验的概率，进一步提高了试验结果的准确性；且其可选择性强，通用性好，不仅适用于在单一路面工况下开展摩擦磨损试验，而且适用于在多种路面工况下开展摩擦磨损试验，还适用于在随机路面工况下开展摩擦磨损试验。