一种带有倾角补偿功能的综合试验机的制作方法

1.本实用新型涉及轮胎实验设备领域，具体涉及一种带有倾角补偿功能的综合试验机。


背景技术：

2.目前，新国标2020的发布，其中规定了初始状态下综合试验机加载装置主轴的刚度以及主轴的倾角要≤0.05
°
，但是国内大部分设备厂家上一代的试验加载装置还是按照国标2019的规定主轴的倾角≤0.1
°
，设备厂家能满足新国标的目前只有tmsi公司。
3.此外，现有的综合试验机还有一个巨大缺陷，那就是加载一定负荷后会出现主轴倾斜的状况，经过试验验证，主轴倾斜的角度最大能达到5
°
。这就造成了接地压力分布试验的轮胎印痕结果不对称，对轮胎设计部门分析轮胎的接地印痕造成很大的影响，尤其是全钢轮胎的径向加载负荷尤其大的时候，轮胎接地印痕基本不能用。
4.针对这种缺陷，目前行业内具体的解决方案只是通过数字信号检测然后放大修正，此方法前提是主轴的倾斜角度要与径向加载负荷成线性关系，否则数字信号放大修正就失去作用。就目前轮胎模型试验大数据可知，轮胎径向负荷与轮胎变形量在一定范围内成线性关系，但只要负荷太大，此线性关系就不成立。可以说是三次线性关系，但是拟合优度也不是很理想。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种带有倾角补偿功能的综合试验机，其主要目的在于提供一种可自动通过机械装置补偿主轴倾斜角度的综合试验机，解决接地压力分布试验主轴倾斜导致轮胎接地印痕图不对称的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种带有倾角补偿功能的综合试验机，包括设备机体、设置在所述设备机体上的安装平台、设置在所述安装平台上方的主轴单元。还包括设置在主轴内部重心处的倾角传感器，设置在所述安装平台上的补偿模块，试验结构，以及分别与所述倾角传感器、补偿模块和试验结构相连的控制模块。
8.所述补偿模块包括四个设置在所述安装平台上的顶升结构和设置在所述顶升结构顶部的补偿平台，四个顶升结构的顶部分别固定在所述补偿平台的四个顶角附近，所述试验结构设置在所述补偿平台上。
9.进一步，所述补偿模块还包括围壁。
10.进一步，所述补偿模块还包括校准单元。
11.进一步，所述校准单元包括四个压力传感器。
12.进一步，所述顶升结构为楔形顶升机构、行星轮系顶升机构或气缸。
13.进一步，所述设备机体包括加载主轴丝杠、主轴单元导轨和壳体。
14.进一步，所述主轴单元包括加载主轴和导轨主轴连接板。
15.进一步，所述试验结构为定位接地印痕设备或者砂纸平台。
16.本实用新型所达到的有益效果为：
17.首先，不涉及轮胎柔性体的受力及模型关系，只是通过具体的倾角传感器记录主轴的倾斜角度，通过将此角度传递给平台的机械升降装置来补偿此角度，简化补偿计算过程，降低人为因素对实验数据的影响。
18.其次，此装置不需要昂贵的六分力传感器，只需要压力传感器即可校准数据，在提高数据准确性的同时，降低制造成本。
19.再者，楔形顶升机构组合方式多样，可改进提升空间更大，而且楔形顶升机构不是唯一的补偿方案，也可通过更加简单的凸轮、滑块连杆等常用/见的机构实现，可替代性强。
附图说明
20.图1是本实用新型整体结构示意图。
21.图2是设备机体结构示意图。
22.图3是主轴单元透视图。
23.图4是补偿模块结构示意图。
24.图中，1、设备基体；11、壳体；12、加载主轴丝杠；13、主轴单元导轨；14、安装平台；2、主轴单元；21、加载主轴；22、导轨主轴连接板；23、倾角传感器；3、轮胎轮辋组合体；4、补偿模块；41、顶升结构；42、补偿平台；43、压力传感器；44、围壁；5、实验结构。
具体实施方式
25.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
26.本实用新型提供了一种带有倾角补偿功能的综合试验机，主要是为了通过机械补偿的方法来消除主轴倾斜角度对轮胎接地印痕的影响。
27.如图1～3所示，所述综合试验机具体包括设备机体、设置在所述设备机体上的安装平台14、设置在所述安装平台14上方的主轴单元2。所述设备机体包括加载主轴丝杠12、主轴单元导轨13和壳体11，所述加载主轴丝杠12设置在所述壳体11内，所述加载主轴丝杠12的上端与外部的动力设备相连，所述加载主轴丝杠12为所述主轴单元2的上下移动提供动力。所述主轴单元导轨13设置在所述壳体11的侧壁上。
28.所述主轴单元2包括加载主轴21、导轨主轴连接板22和设置在主轴内部重心处的倾角传感器23。所述加载主轴21一端固定在所述导轨主轴连接板22上，另一端可拆卸的安装有轮胎轮辋组合体3，用于轮胎印痕实验。所述导轨主轴连接板22上设置有与所述主轴单元导轨13相配的滑槽，所述导轨主轴连接板22可沿所述主轴单元导轨13上下滑动。所述加载主轴丝杠12可以采用诸如螺杆升降或齿条驱动等多种方式驱动所述主轴单元2上下移动。
29.所述综合试验机还包括设置在所述安装平台14上的补偿模块4，设置在所述补偿模块4上的试验结构，以及分别与所述倾角传感器23、补偿模块4和试验结构相连的控制模块。
30.所述补偿模块4是本实用新型的核心，所述补偿模块4与所述倾角传感器23相互配
合，实现了通过机械补偿的方法来消除主轴倾斜角度对轮胎接地印痕的影响的目的。
31.如图4所示，所述补偿模块4包括四个设置在所述安装平台14上的顶升结构41、设置在所述顶升结构41顶部的补偿平台42和设置在所述补偿平台42上的校准单元。四个顶升结构41的顶部分别固定在所述补偿平台42的四个顶角附近，用于控制所述补偿平台42各个顶角的高度。
32.进一步，所述顶升结构41为楔形顶升机构、行星轮系顶升机构或气缸，本实用新型采用楔形顶升机构。
33.进一步，所述校准单元包括四个压力传感器43，四个压力传感器43分别设置在所述补偿平台42上表面四个顶角附近，用于检测所述补偿平台42受力是否均匀，以此为依据对顶升结构41的各个顶角高度进一步的精细调整。
34.进一步，所述补偿模块4还包括围壁44，用户保护顶升结构41。
35.所述试验结构设置在所述校准单元上，所述试验结构为定位接地印痕设备或者砂纸平台等常规实验器材。
36.所述控制模块包括plc控制器、显示屏、若干控制按钮以及运行在所述plc控制器内的控制系统。其中，因为所述控制系统所具有的功能均为常规功能，不涉及创新点，由本领域技术人员根据常规知识便可编写而出，因此这里不做详细说明。
37.试验开始时，首先通过控制按钮将软件控制系统里面的所有传感器进行清零，包括倾角传感器23以及四个压力传感器43；然后主轴单元2通过设备基体1的加载主轴丝杠12带动轮胎轮辋组合体3向下移动，轮胎轮辋组合体3落在试验结构上，进而受到一定载荷。同时主轴单元2也会受到轮胎轮辋组合体3的反作用力，这个力使得主轴单元2在yz平面内有一定的倾角β，此时倾角传感器23就会有感应，通过相应的信号转换放大后，在软件界面会显示β的角度值。
38.β会随着试验负荷的增大而增大，软件通过三角函数关系，自动计算转化成补偿平台42四个楔形顶升机构所需要的位移高度，从而实现主轴单元2与砂纸(试验结构)共面的结果。
39.此外，控制系统会时刻检测各压力传感器43的数据值，当压力值不等时，对相应楔形顶升机构所需要的位移高度进行微调。
40.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。