一种装载机作业过程综合性能测试平台及其测试方法与流程

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种装载机作业过程综合性能测试平台。

背景技术：

试验用装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，试验用装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于试验用装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。

目前，在试验用装载机设计时，因缺乏作业阻力、作业效率、能耗等各种基本数据，而只能采用比如有限元仿真模仿分析，进行相应的设计，因为模拟仿真毕竟和实际作业存在较大差异。而现有技术在试验用装载机上加装一些传感器用于试验用装载机作业相关参数收集，但是其试验用装载机作业条件没有办法保持一致性，造成收集的数据之间相关系差，很难给予装置机设计师进行参考。这些问题的存在，使得试验用装载机技术改进困难，新机型研发周期长，这些都大大延缓了试验用装载机升级换代和工作效率提升。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种装载机作业过程综合性能测试平台，该测试装置克服现有技术的缺陷，能够较好对试验用装载机作业过程中的关键参数进行测试，使其保持较高的一致性，使得收集的数据具有重大参考价值，为试验用装载机正向设计提供了可靠的数据支持。

本发明的技术方案如下：

所述的装载机作业过程综合性能测试平台，包括测试道、料槽、物料整备装置、红外测距装置、试验用装载机、实时位移检测装置；所述的红外测距装置的型号为香港华盛昌红外测距仪ldm-100；

所述的料槽设于测试道的末端，其前端面向测试道的方向，并为开口结构；所述的料槽内设有物料整备装置；

所述的测试道包括工作跑道、警示道、危险道，所述的工作跑道的周围设有一圈警示道，所述的警示道周围设有一圈危险道；所述的工作跑道与其两侧的警示道的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅰ，所述的工作跑道与其前端的警示道的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅱ，所述的工作跑道与其后端的警示道的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅲ；所述的警示道与危险道的危险分界线上埋设有压力触发装置ⅳ；

所述的试验用装载机包括车架、测试平台控制装置、转向油缸，刹车装置、铲装工作装置；所述的测试平台控制装置、转向油缸，刹车装置、铲装工作装置分别安装于车架上，所述的测试平台控制装置分别与转向油缸、刹车装置、铲装工作装置电路连接；

所述的车架前端设有红外测距装置，用于检测试验用装载机出发位置至物料堆的距离，并传输至测试平台控制装置；所述的实时位移检测装置设于车架后端，与测试平台控制装置电路连接，用于检测试验用装载机的实时位移，并传输至测试平台控制装置；所述的测试平台控制装置内预设试验用装载机距离物料的铲装距离参数，通过对比试验用装载机的实时位移和出发位置至物料堆的距离，当试验用装载机到达铲装距离时，控制铲装工作装置进入铲装位置进行自动铲装作业；

所述的压力触发装置ⅰ、压力触发装置ⅱ、压力触发装置ⅲ、压力触发装置ⅳ通过无线通信模块分别与测试平台控制装置无线连接；

试验用装载机的车轮压到工作跑道两侧的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅰ上，触发压力触发装置ⅰ，压力触发装置ⅰ发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送反转信号至转向油缸，驱动试验用装载机转向；

试验用装载机的车轮压到工作跑道前端的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅱ上，触发压力触发装置ⅱ，压力触发装置ⅱ发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

试验用装载机的车轮压到工作跑道前端和后端的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅱ上，触发压力触发装置ⅲ，压力触发装置ⅲ发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

试验用装载机的车轮压到危险分界线时，压力作用在压力触发装置ⅳ上，触发压力触发装置ⅳ，压力触发装置ⅳ发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送紧急刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置紧急刹车。

所述的测试平台控制装置控制铲装工作装置进行铲装专业，应用的是现有技术专利申请中的技术，该专利为：

专利名称：装载机自动铲装系统、控制方法。专利号：cn201910144881.7。

试验用装载机自动铲装系统包括装料系统、铲装动作录制与回放系统、操控手柄，其特征在于所述铲装动作录制与回放系统包括与装料系统连接的控制器和与控制器连接用于检测铲斗转动角度和动臂举升高度的传感器，操控手柄与所述控制器连接；

将铲斗收斗范围均分成角度相等的若干个角度区间，铲装动作录制触发后，控制器依据操控手柄的控制信号向装料系统输出收斗电流和动臂举升电流并通过传感器测量铲斗收斗角度和动臂举升高度，铲斗每通过一个角度区间记录一次收斗电流、动臂提升电流和通过该角度区间所用时间作为一组铲装动作数据并存储直至收斗结束；

铲装动作回放触发后，控制器通过传感器检测铲斗当前所在角度区间，并从与该角度区间对应的铲装动作数据组开始，控制器依据与当前角度区间对应的铲装动作数据组输出收斗电流、动臂提升电流。

上述试验用装载机自动铲装系统中，所述装料系统包括：工作液压泵、转斗油缸、动臂油缸、转斗电磁阀组和动臂升降电磁阀组；

所述工作液压泵通过所述转斗电磁阀组与所述转斗油缸连接，所述工作液压泵通过所述动臂升降电磁阀组与所述动臂油缸连接；所述控制器通过向转斗电磁阀组输出收斗电流、向动臂升降电磁阀组输出动臂举升电流控制所述转斗电磁阀组和动臂升降电磁阀组实现由收斗动作和动臂举升动作组合成的铲装动作。

上述试验用装载机自动铲装系统中，所述控制器按照数据处理模式回放铲装动作；所述数据处理模式是控制器在录制各组铲装动作数据后利用各铲斗在各角度区间所花费时间计算铲斗在各角度区间的平均角度变化量，若后一角度区间相对前一角度区间的平均角度变化量的增量大于预设值时则将前一角度区间的平均角度变化量加上预设值作为后一角度区间的平均角度变化量；铲装动作回放时，控制器周期性地检测铲斗收斗角度并计算铲斗的实时角度变化量，若铲斗的实时角度变化量大于当前角度区间的平均角度变化量则控制器在当前收斗电流的基础上减小一固定值，若铲斗的实时角度变化量小于当前角度区间的平均角度变化量则控制器在当前收斗电流的基础上增加一固定值，若铲斗的实时角度变化量等于当前角度区间的平均角度变化量则控制器则维持当前收斗电流值。

上述试验用装载机自动铲装系统中，还包括与控制器连接的铲装动作回放模式选择器，所述控制器依据铲装动作回放模式选择器的输出按照数据处理模式回放铲装动作或原始数据模式回放铲装动作；所述原始数据模式是控制器在铲斗收斗的各角度区间内按照所记录的铲装动作数据中的收斗电流值和动臂举升电流值输出收斗电流和动臂举升电流。

所述的实时位移检测装置采用的是发明人之前申请的专利中的装置结构，该专利信息如下：

专利名称为：一种装载机位移实时检测装置。专利号为：cn201822115819.9。

所用的实时位移检测装置，包括从动轮、齿轮、齿轮转速传感器、连接杆ⅰ、斜杆ⅱ、动臂机构，所述的从动轮的圆心处设有转轴ⅰ；所述的齿轮套装于转轴ⅰ上，并与从动轮固定连接；所述的从动轮和齿轮能够相对于转轴ⅰ转动；所述的动臂机构的上端与试验用装载机的后车架连接，所述的动臂机构的下端与斜杆ⅱ的中部固定连接，所述的斜杆ⅱ的下端倾斜向下往远离动臂机构方向延伸，斜杆ⅱ的下端与连接杆ⅰ的后端活动铆接；所述的连接杆ⅰ的前端向远离动臂机构方向延伸，并与转轴ⅰ固定连接；所述的齿轮转速传感器设于连接杆ⅰ上靠近齿轮处，检测齿轮的转速。齿轮转速传感器即为图5中所示的五轮仪。

所述的连接杆ⅰ和斜杆ⅱ分别设置两组，两组连接杆ⅰ的前端分别与转轴ⅰ的两端固定连接；所述的两组斜杆ⅱ的前端分别与两组连接杆ⅰ的后端活动铆接。

还包括减震压力机构，所述的减震压力机构包括竖杆、斜杆ⅰ、斜杆ⅱ、连接片ⅰ、连接片ⅱ、减震压力器、转接板；所述的两组连接杆ⅰ的中段或者后段通过连接杆ⅱ相连接，所述的竖杆的下端与连接杆ⅱ固定连接，竖杆的上端与连接片ⅱ的下端活动铆接；所述的转接板的下部固定设有转轴ⅱ；所述的两组斜杆ⅱ的上端倾斜向后延伸，分别套装于转轴ⅱ的两端上，斜杆ⅱ的上端能够相对于转轴ⅱ转动；所述的连接片ⅰ的后端与转接板固定连接，连接片ⅰ的前端向从动轮方向延伸；所述的减震压力器的后端与连接片ⅰ的前端活动铆接，减震压力器的前端与连接片ⅱ的上端活动铆接；所述的竖杆的上端上设有转轴ⅲ，所述的斜杆ⅰ的后端与转轴ⅲ固定连接，斜杆ⅰ的前端与连接杆ⅰ的中部固定连接，连接杆ⅰ的后端以竖杆与连接片ⅱ的活动铆接点为支点，能够收起或者放下，并在减震压力器对竖杆与连接片ⅱ的活动铆接点的压力下，保持收起或者放下的状态。

所述的减震压力器包括减震弹簧、伸缩杆、外套筒，所述的伸缩杆的前端与连接片ⅱ的上端活动铆接；所述的外套筒的后端为封闭结构，前端为开口结构，外套筒的后端与连接片ⅰ的前端活动铆接；所述的减震弹簧套在伸缩杆上，减震弹簧的前端固定安装于伸缩杆的前部上，减震弹簧的后端伸出伸缩杆的后端之外；所述的伸缩杆的后端和减震弹簧的后端均伸入外套筒内，减震弹簧的后端与外套筒的后端面接触；所述的伸缩杆的长度始终大于外套筒前端到连接片ⅱ的上端之间的距离；所述的减震弹簧始终处于压缩状态。

所述的动臂包括连接板、固定座ⅰ、斜动臂，所述的斜动臂的上端上设有固定座ⅰ，通过固定座ⅰ安装于试验用装载机的后车架上，斜动臂的下端的两侧上分别设有一组连接板，所述的两组连接板的前端分别与两组斜杆ⅱ的中部固定连接。

还包括连接臂、固定座ⅱ，所述的固定座ⅰ上自上而下设有转轴ⅳ和转轴ⅴ，所述的转轴ⅳ和转轴ⅴ分别与转轴ⅰ平行，转轴ⅳ位于转轴ⅴ的上方；所述的的斜动臂的上端与转轴ⅰv转动连接；所述的斜动臂上表面的中部固定设有固定座ⅱ，所述的固定座ⅱ的上设有转轴ⅵ，所述的转轴ⅵ与转轴ⅰ平行；所述的连接臂上沿其纵向开设多个轴孔，通过上下的两个轴孔分别与与转轴ⅳ和转轴ⅴ转动连接，利用切换与转轴ⅳ或转轴ⅴ连接的轴孔来调节斜动臂与水平面之间的角度。

所述的斜动臂的左右两侧壁上，靠近下端处开设有通孔，所述的通孔的轴线与转轴ⅰ平行。

所述的装载机作业过程综合性能测试平台，还包括数据采集处理系统，所述的数据采集处理系统设置于试验用装载机上，用于检测试验用装载机在铲装作业过程中的阻力、铲装重量、能源消耗、液压压力参数。

所述的试验用装载机还包括液力变矩器、变速箱、驱动桥、发动机、驾驶室；所述的液力变矩器、变速箱、驱动桥、发动机设置与车架上；所述的发动机与液力变矩器、变速箱相连；所述的液力变矩器经过变速箱通过传动轴传动到前桥和后桥，带动驱动桥驱动车轮转动；所述的液力变矩器、变速箱经转向泵通过液压阀、液压管路与转向油缸连接，控制转向；所述的液力变距离器、变速箱还与铲装工作装置连接，提供铲装工作装置的工作动力。

还包括与铲装工作装置连接的工作液压泵和分配阀，所述的铲装工作装置包括动臂油缸、动臂、摇臂、转斗油缸、铲斗上销轴、铲斗小销轴、连杆、铲斗；所述的工作液压泵的进口与液力变矩器、变速箱连接，工作液压泵的出口经过管路与分配阀连接，所述的分配阀分别经过液压管路与动臂油缸和转斗油缸连接，所述的动臂油缸和转斗油缸分别驱动动臂、摇臂，带动铲斗工作，连杆上设有铲斗上销轴，动臂上设有铲斗小销轴；

所述的转向泵的油路经过优先阀、转向流量放大阀后与转向油缸连接，优先阀与转向流量放大阀之间的管路上还经过支管与工作液压泵和分配阀之间的管路连接；

所述的液力变矩器、变速箱包括液压变矩器、变速箱、中前传动轴、后传动轴，所述的变速箱通过中前传动轴与前桥连接，变速箱通过后传动轴与后桥连接；

所述的刹车装置包括定量制动泵、制动阀、制动缸；

所述的发动机分别与定量散热泵和定量制动泵连接，所述的定量散热泵与风扇马达连接，驱动风扇马达转动，所述的定量制动泵经制动阀与制动缸连接，驱动制动缸。

所述的数据采集处理系统包括压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ、数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ的型号为美国精量35mpa压力传感器；

所述的扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ的型号为北京海博华10000nm扭矩传感器；

所述的流量计ⅰ、流量计ⅱ的型号为德国hydrotechnik300l/min流量计；

所述的合流流量计的型号为德国hydrotechnik600l/min；

所述的位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ的型号为台湾hontko1500mm位移传感器；

所述的销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ得型号为德国batarow600kn力传感器；

所述的数据采集装置的型号为sirius（电压通道24个、频率通道8个、can通道若干)。

所述的压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ分别通过电路与数据采集装置连接，传输检测数据至数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ设置在定量制动泵上，检测定量制动泵的实时液压；所述的压力传感器ⅱ设置在定量散热泵上，检测定量散热泵的实时液压；所述的压力传感器ⅲ设于转向泵上，检测转向泵的实时液压；所述的扭矩传感器ⅰ设置在中前传动轴上，检测中前传动轴的实时扭矩；所述的扭矩传感器ⅱ设置在后传动轴上，检测后传动轴的实时扭矩；所述的流量计ⅰ设于转向泵上，测试转向泵的实时流量；

所述的流量计ⅱ设于支管上，用于检测支管的实时流量；所述的合流流量计设于分配阀进口处的管路上，检测进入分配阀的总流量；所述的压力传感器ⅳ和位移传感器ⅰ设于转斗油缸上，检测转斗油缸的实时液压，以及转斗油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅴ和位移传感器ⅱ设于动臂油缸上，检测动臂油缸的实时液压，以及动臂油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅵ和位移传感器ⅲ设于转向油缸上，检测转向油缸的实时液压，以及转向油缸活塞杆的位移；所述的销轴力传感器ⅰ设于铲斗上销轴上，检测铲斗上销轴的受力；所述的销轴力传感器ⅱ设于铲斗小销轴上，检测铲斗小销轴的受力。

所述的压力触发装置ⅰ、压力触发装置ⅱ、压力触发装置ⅲ均为三棱柱结构；其各个横截面的三角形的顶点分别位于工作跑道和警示道的分界线上，位于地面之下，所述的三棱柱结构内的三条棱边上分别设有接触片；

试验用装载机的车轮压到工作跑道两侧的警示分界线时，压力触发装置ⅰ上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，发送反转信号至转向油缸，驱动试验用装载机转向；

试验用装载机的车辆压到工作跑道前端的警示分界线时，压力触发装置ⅱ上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；试验用装载机的车轮压到工作跑道后端的警示分界线时，压力触发装置ⅲ上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

所述的压力触发装置ⅳ为横截面为各个边由三棱柱组成的方框形结构，其各个横截面的三角形的顶点分别位于警示道和危险道的分界线上；压力触发装置ⅳ上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送紧急刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置紧急刹车。

所述的料槽内的两侧沿平行于测试道的方向分别设有导轨，所述的物料整备装置设于该导轨上，能够沿着导轨移动；

所述的物料整备装置包括大车、大车行走轮、龙门车架、大车电机、小车电机、同步轴、丝杆、升降螺母、工作板、旋转编码器；所述的大车设有两组，两组大车的底部分别安装有大车行走轮，通过大车行走轮置于导轨上；所述的大车电机设于任一组大车上，通过减速装置和传动带、轮与大车行走轮的轮轴连接；

所述的龙门车架安装在两组大车上，每组大车上分别设有一组竖直设置的丝杆，两组丝杆分别位于龙门架的两根立柱旁边；所述的龙门车架的横梁顶部设有水平的同步轴；所述的同步轴的前端经减速装置与小车电机连接，其前部和后端分别通过涡轮蜗杆结构与两组丝杆连接，小车电机带动同步轴转动进而带动丝杠转动；

所述的工作板的两端分别通过升降螺母安装于一组丝杆，能够在丝杆驱动下升降；

所述的大车行走轮的轮轴上和任一丝杆的顶端上分别设有旋转编码器，分别测试大车行走轮的位移和工作板升降的高度。

所述的装载机作业过程综合性能测试平台，试验用装载机位于铲装状态时，试验用装载机铲斗的前端至前轮的距离大于工作跑道前端的警示线至料槽前端开口的距离，小于工作跑道前端的警示线至料槽中心的距离。

运基于上述的装载机作业过程综合性能测试平台，本发明还提供了一种装载机作业过程综合性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在料槽内设置物料，通过物料整备装置控制物料在料槽内的位置，并控制物料的安息角；

b、将试验用装载机停放在出发位置，通过车架前端的红外测距装置检测试验用装载机出发位置至物料堆的距离，并传输至测试平台控制装置；

c、人工驾驶试验用装载机从工作跑道上加速冲向料槽中堆置的物料堆，实时位移检测装置检测试验用装载机的实时位移，并传输至测试平台控制装置，测试平台控制装置通过对比试验用装载机的实时位移和出发位置至物料堆的距离，当试验用装载机到达铲装距离时，控制铲装工作装置进入铲装位置进行自动铲装作业；

d、铲装结束后，人工操控试验用装载机将物料倒回料槽内，并由物料整备装置将料堆的形状恢复到试验前的形状；

e、重复步骤a-d，进行反复测试，通过数据采集处理系统收集铲装作业过程中阻力、铲装重量、能源消耗、液压压力参数，对试验用装载机的作业过程进行分析并收集数据；

在重复步骤b和c过程中，通过压力触发装置ⅰ、压力触发装置ⅲ、压力触发装置ⅳ保证试验用装载机始终处于工作跑道区域内，使其铲装物料的位置保持一致。

所述的数据采集处理系统包括压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ、数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ分别通过电路与数据采集装置连接，传输检测数据至数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ设置在定量制动泵上，检测定量制动泵的实时液压；所述的压力传感器ⅱ设置在定量散热泵上，检测定量散热泵的实时液压；所述的压力传感器ⅲ设于转向泵上，检测转向泵的实时液压；所述的扭矩传感器ⅰ设置在中前传动轴上，检测中前传动轴的实时扭矩；所述的扭矩传感器ⅱ设置在后传动轴上，检测后传动轴的实时扭矩；所述的流量计ⅰ设于转向泵上，测试转向泵的实时流量；

所述的流量计ⅱ设于支管上，用于检测支管的实时流量；所述的合流流量计设于分配阀进口处的管路上，检测进入分配阀的总流量；所述的压力传感器ⅳ和位移传感器ⅰ设于转斗油缸上，检测转斗油缸的实时液压，以及转斗油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅴ和位移传感器ⅱ设于动臂油缸上，检测动臂油缸的实时液压，以及动臂油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅵ和位移传感器ⅲ设于转向油缸上，检测转向油缸的实时液压，以及转向油缸活塞杆的位移；所述的销轴力传感器ⅰ设于铲斗上销轴上，检测铲斗上销轴的受力；所述的销轴力传感器ⅱ设于铲斗小销轴上，检测铲斗小销轴的受力；

通过具有较高一致性作业条件下的重复铲装作业过程，收集各个传感器数据，为试验用装载机的正向设计提供可靠的数据资源。

所述的测试道后端可以设置停车库兼监控室，用于停放试验用装载机，以及启动或者关闭物料整备装置和各个压力触发装置的电源、监控电脑。当试验用装载机完成测试后，关闭试验用装载机，便于人工将试验用装载机开回停车库停放。

本发明通过划分设置工作跑道、警示道、危险道，并在相应的分界线处设置压力触发装置，结合测试平台控制装置，使得试验用装载机的工作位置始终在工作跑道上，通过设置合理的工作跑道宽度，配合物料整备装置整理后保持外置和安息角基本一致的物料，很好的保证了铲装作业过程的一致性，确保了收集的数据是在工作条件一致的情况下的数据，提高了数据的有效性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的装载机作业过程综合性能测试平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的试验用装载机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的物料整备装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的数据采集处理系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的数据采集处理系统的电路图；

图中各部分名称及序号如下：

1-测试道，2-料槽，3-物料整备装置，4-试验用装载机，5-铲装工作装置，6-工作跑道，7-警示道，8-危险道，9-压力触发装置ⅰ，10-压力触发装置ⅱ，11-压力触发装置ⅲ，12-压力触发装置ⅳ，13-导轨，14-车架，15-液力变矩器，16-变速箱，17-驱动桥，18-发动机，19-实时位移检测装置，20-工作板，21-大车，22-大车行走轮，23-龙门车架，24-大车电机，25-小车电机，26-同步轴，27-丝杆，28-升降螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本发明。

实施例1

如图1-5所示，所述的装载机作业过程综合性能测试平台，包括测试道1、料槽2、物料整备装置3、红外测距装置、试验用装载机4、实时位移检测装置19；

所述的料槽2设于测试道1的末端，其前端面向测试道1的方向，并为开口结构；所述的料槽2内设有物料整备装置3；

所述的测试道1包括工作跑道6、警示道7、危险道8，所述的工作跑道6的周围设有一圈警示道7，所述的警示道7周围设有一圈危险道8；所述的工作跑道6与其两侧的警示道7的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅰ9，所述的工作跑道6与其前端的警示道7的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅱ10，所述的工作跑道6与其后端的警示道7的警示分界线上埋设有压力触发装置ⅲ11；所述的警示道7与危险道8的危险分界线上埋设有压力触发装置ⅳ12；

所述的试验用装载机4包括车架14、测试平台控制装置、转向油缸，刹车装置、铲装工作装置5；所述的测试平台控制装置、转向油缸，刹车装置、铲装工作装置5分别安装于车架14上，所述的测试平台控制装置分别与转向油缸、刹车装置、铲装工作装置5电路连接；所述的测试平台控制装置为车载pc；

所述的车架前端设有红外测距装置，用于检测试验用装载机4出发位置至物料堆的距离，并传输至测试平台控制装置；所述的实时位移检测装置19设于车架14后端，与测试平台控制装置电路连接，用于检测试验用装载机4的实时位移，并传输至测试平台控制装置；所述的测试平台控制装置内预设试验用装载机4距离物料的铲装距离参数，通过对比试验用装载机4的实时位移和出发位置至物料堆的距离，当试验用装载机4到达铲装距离时，控制铲装工作装置5进入铲装位置进行自动铲装作业；

所述的压力触发装置ⅰ9、压力触发装置ⅱ10、压力触发装置ⅲ11、压力触发装置ⅳ12通过无线通信模块分别与测试平台控制装置无线连接；

试验用装载机4的车轮压到工作跑道6两侧的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅰ9上，触发压力触发装置ⅰ9，压力触发装置ⅰ9发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送反转信号至转向油缸，驱动试验用装载机4转向；

试验用装载机4的车轮压到工作跑道6前端的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅱ10上，触发压力触发装置ⅱ10，压力触发装置ⅱ10发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

试验用装载机4的车轮压到工作跑道6前端和后端的警示分界线时，压力作用在压力触发装置ⅱ10上，触发压力触发装置ⅲ11，压力触发装置ⅲ11发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

试验用装载机4的车轮压到危险分界线时，压力作用在压力触发装置ⅳ12上，触发压力触发装置ⅳ12，压力触发装置ⅳ12发送信号至测试平台控制装置，测试平台控制装置发送紧急刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置紧急刹车。

所述的装载机作业过程综合性能测试平台，还包括数据采集处理系统，所述的数据采集处理系统设置于试验用装载机4上，用于检测试验用装载机4在铲装作业过程中的阻力、铲装重量、能源消耗、液压压力参数。

所述的试验用装载机4还包括液力变矩器15、变速箱16、驱动桥17、发动机18、驾驶室；所述的液力变矩器15、变速箱16、驱动桥17、发动机18设置与车架上；所述的发动机18与液力变矩器15、变速箱16相连；所述的液力变矩器15经过变速箱16通过传动轴传动到前桥和后桥，带动驱动桥17驱动车轮转动；所述的液力变矩器16、变速箱16经转向泵通过液压阀、液压管路与转向油缸连接，控制转向；所述的液力变距离器16、变速箱16还与铲装工作装置5连接，提供铲装工作装置5的工作动力。

还包括与铲装工作装置5连接的工作液压泵和分配阀，所述的铲装工作装置5包括动臂油缸、动臂、摇臂、转斗油缸、铲斗上销轴、铲斗小销轴、连杆、铲斗；所述的工作液压泵的进口与液力变矩器15、变速箱16连接，工作液压泵的出口经过管路与分配阀连接，所述的分配阀分别经过液压管路与动臂油缸和转斗油缸连接，所述的动臂油缸和转斗油缸分别驱动动臂、摇臂，带动铲斗工作，连杆上设有铲斗上销轴，动臂上设有铲斗小销轴；

所述的转向泵的油路经过优先阀、转向流量放大阀后与转向油缸连接，优先阀与转向流量放大阀之间的管路上还经过支管与工作液压泵和分配阀之间的管路连接；

所述的液力变矩器15、变速箱16包括液压变矩器、变速箱、中前传动轴、后传动轴，所述的变速箱通过中前传动轴与前桥连接，变速箱通过后传动轴与后桥连接；

所述的刹车装置包括定量制动泵、制动阀、制动缸；

所述的发动机18分别与定量散热泵和定量制动泵连接，所述的定量散热泵与风扇马达连接，驱动风扇马达转动，所述的定量制动泵经制动阀与制动缸连接，驱动制动缸。

所述的数据采集处理系统包括压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ、数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ分别通过电路与数据采集装置连接，传输检测数据至数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ设置在定量制动泵上，检测定量制动泵的实时液压；所述的压力传感器ⅱ设置在定量散热泵上，检测定量散热泵的实时液压；所述的压力传感器ⅲ设于转向泵上，检测转向泵的实时液压；所述的扭矩传感器ⅰ设置在中前传动轴上，检测中前传动轴的实时扭矩；所述的扭矩传感器ⅱ设置在后传动轴上，检测后传动轴的实时扭矩；所述的流量计ⅰ设于转向泵上，测试转向泵的实时流量；

所述的流量计ⅱ设于支管上，用于检测支管的实时流量；所述的合流流量计设于分配阀进口处的管路上，检测进入分配阀的总流量；所述的压力传感器ⅳ和位移传感器ⅰ设于转斗油缸上，检测转斗油缸的实时液压，以及转斗油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅴ和位移传感器ⅱ设于动臂油缸上，检测动臂油缸的实时液压，以及动臂油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅵ和位移传感器ⅲ设于转向油缸上，检测转向油缸的实时液压，以及转向油缸活塞杆的位移；所述的销轴力传感器ⅰ设于铲斗上销轴上，检测铲斗上销轴的受力；所述的销轴力传感器ⅱ设于铲斗小销轴上，检测铲斗小销轴的受力。

所述的压力触发装置ⅰ9、压力触发装置ⅱ10、压力触发装置ⅲ11均为三棱柱结构；其各个横截面的三角形的顶点分别位于工作跑道6和警示道7的分界线上，位于地面之下，所述的三棱柱结构内的三条棱边上分别设有接触片；

试验用装载机4的车轮压到工作跑道6两侧的警示分界线时，压力触发装置ⅰ9上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，发送反转信号至转向油缸，驱动试验用装载机4转向；

试验用装载机4的车辆压到工作跑道6前端的警示分界线时，压力触发装置ⅱ10上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；试验用装载机4的车轮压到工作跑道6后端的警示分界线时，压力触发装置ⅲ11上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送减速刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置启动减速停车；

所述的压力触发装置ⅳ12为横截面为各个边由三棱柱组成的方框形结构，其各个横截面的三角形的顶点分别位于警示道7和危险道8的分界线上；压力触发装置ⅳ12上面的两块接触片先后与下面的接触片连通发出两次信号，当测试平台控制装置接到该两次信号时，测试平台控制装置发送紧急刹车信号至刹车装置，驱动刹车装置紧急刹车。

所述的料槽2内的两侧沿平行于测试道1的方向分别设有导轨13，所述的物料整备装置3设于该导轨13上，能够沿着导轨13移动；

所述的物料整备装置3包括大车21、大车行走轮22、龙门车架23、大车电机24、小车电机25、同步轴26、丝杆27、升降螺母28、工作板20、旋转编码器；所述的大车21设有两组，两组大车21的底部分别安装有大车行走轮22，通过大车行走轮22置于导轨13上；所述的大车电机24设于任一组大车21上，通过减速装置和传动带、轮与大车行走轮22的轮轴连接；

所述的龙门车架23安装在两组大车21上，每组大车21上分别设有一组竖直设置的丝杆27，两组丝杆27分别位于龙门架23的两根立柱旁边；所述的龙门车架23的横梁顶部设有水平的同步轴26；所述的同步轴26的前端经减速装置与小车电机25连接，其前部和后端分别通过涡轮蜗杆结构与两组丝杆28连接，小车电机25带动同步轴26转动进而带动丝杠28转动；

所述的工作板20的两端分别通过升降螺母28安装于一组丝杆27，能够在丝杆27驱动下升降；

所述的大车行走轮22的轮轴上和任一丝杆27的顶端上分别设有旋转编码器，分别测试大车行走轮22的位移和工作板20升降的高度。

所述的装载机作业过程综合性能测试平台，试验用装载机4位于铲装状态时，试验用装载机4铲斗的前端至前轮的距离大于工作跑道6前端的警示线至料槽2前端开口的距离，小于工作跑道6前端的警示线至料槽2中心的距离。

运基于上述的装载机作业过程综合性能测试平台，本发明还提供了一种装载机作业过程综合性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在料槽2内设置物料，通过物料整备装置5控制物料在料槽2内的位置，并控制物料的安息角；

b、将试验用装载机4停放在出发位置，通过车架前端的红外测距装置检测试验用装载机4出发位置至物料堆的距离，并传输至测试平台控制装置；

c、人工驾驶试验用装载机4从工作跑道6上加速冲向料槽2中堆置的物料堆，实时位移检测装置19检测试验用装载机4的实时位移，并传输至测试平台控制装置，测试平台控制装置通过对比试验用装载机4的实时位移和出发位置至物料堆的距离，当试验用装载机4到达铲装距离时，控制铲装工作装置5进入铲装位置进行自动铲装作业；

d、铲装结束后，人工操控试验用装载机将物料倒回料槽2内，并由物料整备装置5将料堆的形状恢复到试验前的形状；

e、重复步骤a-d，进行反复测试，通过数据采集处理系统收集铲装作业过程中阻力、铲装重量、能源消耗、液压压力参数，对试验用装载机的作业过程进行分析并收集数据；

在重复步骤b和c过程中，通过压力触发装置ⅰ9、压力触发装置ⅲ11、压力触发装置ⅳ12保证试验用装载机4始终处于工作跑道6区域内，使其铲装物料的位置保持一致。

所述的数据采集处理系统包括压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ、数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、压力传感器ⅴ、压力传感器ⅵ、扭矩传感器ⅰ、扭矩传感器ⅱ、流量计ⅰ、流量计ⅱ、合流流量计、位移传感器ⅰ、位移传感器ⅱ、位移传感器ⅲ、销轴力传感器ⅰ、销轴力传感器ⅱ、销轴力传感器ⅲ分别通过电路与数据采集装置连接，传输检测数据至数据采集装置；

所述的压力传感器ⅰ设置在定量制动泵上，检测定量制动泵的实时液压；所述的压力传感器ⅱ设置在定量散热泵上，检测定量散热泵的实时液压；所述的压力传感器ⅲ设于转向泵上，检测转向泵的实时液压；所述的扭矩传感器ⅰ设置在中前传动轴上，检测中前传动轴的实时扭矩；所述的扭矩传感器ⅱ设置在后传动轴上，检测后传动轴的实时扭矩；所述的流量计ⅰ设于转向泵上，测试转向泵的实时流量；

所述的流量计ⅱ设于支管上，用于检测支管的实时流量；所述的合流流量计设于分配阀进口处的管路上，检测进入分配阀的总流量；所述的压力传感器ⅳ和位移传感器ⅰ设于转斗油缸上，检测转斗油缸的实时液压，以及转斗油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅴ和位移传感器ⅱ设于动臂油缸上，检测动臂油缸的实时液压，以及动臂油缸活塞杆的位移；所述的压力传感器ⅵ和位移传感器ⅲ设于转向油缸上，检测转向油缸的实时液压，以及转向油缸活塞杆的位移；所述的销轴力传感器ⅰ设于铲斗上销轴上，检测铲斗上销轴的受力；所述的销轴力传感器ⅱ设于铲斗小销轴上，检测铲斗小销轴的受力；

通过具有较高一致性作业条件下的重复铲装作业过程，收集各个传感器数据，为试验用装载机的正向设计提供可靠的数据资源。