一种轮胎式工程车辆重心测试装置及方法与流程

1.本发明涉及车辆重心测试所述领域，具体为一种轮胎式工程车辆重心测试装置及方法。


背景技术：

2.工程车辆的重心位置是影响设备运行过程的操纵稳定性、平顺性和安全性的重要指标。目前，用来测定设备的重心的方法主要有称重法、悬挂法、复摆法和平台称重法等。测定过程中需要的设备较多，过程复杂，其中包括地磅和起重机等大型设备，测定过程持续时间长，具有一定的危险性，并且，现有技术中的各种方法大多适用于质量较轻的设备，而矿用自卸车的重量通常比较重，因此，某些传统的测定设备重心的方法甚至无法使用。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种轮胎式工程车辆重心测试装置及方法，通过简单易行的操作较为精确地测量车辆重心，解决现有技术中繁琐复杂的车辆重心测量的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种轮胎式工程车辆重心测试装置，其特征在于：包括两组称重模块，一组位于水平面基坑内，另一组位于基坑前方；两组称重模块的距离与前后轮轴距相同；所述位于水平面基坑内的称重模块上表面与水平面齐平，所述位于基坑前方的称重模块上表面高于水平面；
6.还包括与称重模块连接的仪表和安装在车辆水平车架上的倾角传感器。
7.进一步的，所述位于基坑前方的称重模块前后端放置引桥。
8.进一步的，所述引桥为楔形机构。
9.进一步的，所述基坑深度与称重模块高度一致。
10.进一步的，所述倾角传感器与仪表连接。
11.进一步的，所述仪表为无线仪表，所述称重模块、倾角传感器和无线仪表之间具有无线通信功能。
12.进一步的，一种车辆重心测试方法采用权利要求1至6任一项所述的车辆重心测试装置，其步骤如下：
13.在不放置位于基坑前方的称重模块的情况下，轮胎式工程车辆缓慢行驶通过位于水平面基坑内的称重模块，测得轮胎式工程车辆水平状态下轮胎承重量，计算重心g1水平投影位置；
14.放置位于基坑前方的称重模块和倾角传感器(4)，车辆车辆通过同组称重模块，测量车辆倾角以及车辆在该倾角时轮胎承重量，计算车辆在该倾角时重心g2水平投影位置；
15.通过重心g1、g2水平投影位置的迭代计算，可获得轮胎式工程车辆的实际重心位置。
16.进一步的，所述重心水平投影位置g1、g2的计算方法：
17.重心g1水平投影面距y轴基准线距离g1y计算公式：
[0018][0019]
重心g1水平投影面距x轴基准线距离g1x计算公式：
[0020][0021]
重心g2水平投影面距y轴基准线距离g2y计算公式：
[0022]g2y
＝g
1y
[0023]
重心g2水平投影面距x轴基准线距离g2x计算公式：
[0024][0025]
进一步的，所述步骤3通过绘图法，计算g1投影垂直线旋转角度后与g2投影垂直线相交位置即为工程车辆重心位置。
[0026]
进一步的，所述轮胎式工程车辆的倾斜姿态为正倾，也可为后倾。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028]
本发明技术利用简单的物理原理，利用轮胎承重量计算轮式工程车辆不同姿态下的重心水平投影面的位置，并运用绘图法，通过重心垂直相交原理，获得车辆实际重心位置，另，本发明技术通过简单的测定装置和操作的实现测量，不局限于车辆倾斜姿态的变化方向，大大提高了作业效率。
附图说明
[0029]
图1为车辆水平姿态前轮承重量测试示意图；
[0030]
图2为车辆水平姿态后轮承重量测试示意图；
[0031]
图3为车辆倾斜姿态后轮承重量测试示意图；
[0032]
图4为重心g1水平投影面的位置测试图；
[0033]
图5为重心g1水平投影面的位置测试图；
[0034]
图6为车辆重心位置计算示意图。
[0035]
图中标识：1-称重模块，2-引桥，3-基坑，4-倾角传感器，5-仪表
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0037]
如图1-3所示，所述轮胎式工程车辆重心测试装置及方法：
[0038]
在水平路面，将称重模块(1)分别置于基坑(3)中，置放以后，称重模块(1)与水平
路面高度一致，轮胎式工程车辆的缓慢行驶，压过放置在基坑3内的称重模块1，通过与称重模块1连接的无线仪表5读取车辆不同组轮胎(前轮、后轮)通过称重模块时的数值，即车辆水平姿态下轮胎的承重量。
[0039]
在水平路面上合适的位置放置另一组称重模块1，保证当工程车辆的前轮定置在路面上的称重模块1上时，后轮恰好停置在基坑的称重模块上，并形成一定的倾角，车辆缓慢行驶过称重模块1。由于前后两组称重模块1的距离与前后轮距离相同，所以车辆轮胎会同时位于称重模块1，使得车辆前后方向形成倾角，此时，通过无线仪表5获得该倾斜姿态的前轮、后轮承载量。将引桥2与车辆前轮处的称重模块1两端连接，辅助车辆行驶至车辆前轮处的称重模块1上。倾角传感器4安装在轮胎式工程车辆水平车架，用于监控车辆的倾角α。
[0040]
如图4和图5所示，根据理论力学原理，计算工程车辆水平姿态和倾斜姿态下重心g1或g2水平投影面的位置。
[0041]
工程车辆水平姿态下重心g1水平投影面距y轴基准线(车辆中线)距离g1y计算公式：
[0042][0043]
式(1)、式(2)中：
[0044]
wzq—左前轮承重量
[0045]
wzh—左后轮承重量
[0046]
wyq—右前轮承重量
[0047]
wyh—右后轮承重量
[0048]
l—轮距
[0049]
q—轴离
[0050]
工程车辆水平姿态下重心g1水平投影面距x轴基准线(前轮轴线)距离g1x计算公式：
[0051][0052]
在货物装载稳定的情况下，工程车辆在水平姿态下和倾斜姿态下左右的载荷分布没有变化，g1y和g2y的值一致，主要的变化是重心相对于x轴基准线的变化，其距x轴基准线距离g2x计算公式：
[0053][0054]
如图6所示，以工程车辆水平姿态重心g1水平投影面的位置画一垂直线g1，垂直线g1以后轮支点为旋转轴，旋转α角度(与车辆倾斜角度一致)，得到垂直线g1`；以工程车辆倾斜姿态重心g2水平投影面的位置画一垂直线g2，该垂直线g2与垂直线g1`相交，该位置即为车辆的重心g的位置。
[0055]
优选地，所述基坑3深度与称重模块1高度一致，当称重模块安置进基坑中时，可以保证称重模块1上平面与水平地面一致，能够保证车辆压过称重模块1时准确测量出车辆水平姿态下各轮胎的承重量，以便更精确地计算出重心水平投影面的位置；
[0056]
优选地，所述引桥2是一个楔形机构，与称重模块1两端连接，放置在水平路面上，以便引导车辆平稳的落在称重模块1上，并形成一定的倾角，并获得该倾斜姿态的前轮、后
轮承载量。
[0057]
优选地，轮胎式工程车辆上附装倾角传感器4，该倾角传感器4可同与无线仪表5连接，同步采集车辆的角度变化与轮胎承重量的关系，亦可为数显型号，记录特定姿态下，工程车辆的倾角。称重模块1、倾角传感器4和无线仪表5之间具有无线通信功能，通过蓝牙、wifi等现有无线通信手段实现。仪表5与称重模块1、倾角传感器4也可以通过有线方式连接。
[0058]
优选地，所述车辆倾斜姿态，不是单一固定姿态，可为正向倾斜，亦可为后向倾斜，可根据需要选择。当为后向倾斜时，测量和计算方法相同。
[0059]
综上，本发明利用简单的物理原理，提供一种便捷的轮胎式工程车辆重心的测试装置及方法，该测试装置及方法不需要繁多的外部设备，通过自身操作，测试、计算和测绘工作之后，便可以精确地找到工程车辆的重心位置。
[0060]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。