[发明专利]一种轮式装载机传动系载荷信号测试与分析处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程车辆动力系统优化设计领域，尤其涉及一种轮式装载机传动系载荷信号测试与分析处理的方法。

背景技术

轮式装载机作为工程机械的一种典型装备，在工程施工领域起着重要作用，其性能直接影响着工程效率与质量。随着现代装备设计技术的全面进步，轮式装载机的各项性能都有了显著提高，但产品整体质量存在着动力性、经济性、可靠性等方面的性能差距。主要归因于产品设计与性能分析过程中，仍停留在传统的静强度设计方法上，对于动载荷考虑不充分。故此应在设计过程中，综合考虑动载荷的作用过程，特别是传动系统的动载荷对装载机动力系统设计与性能试验研究的影响更应全面考虑，以完善产品设计与产品试验。

对于动载荷的获取，主要依赖于现代测试技术，国内外在此领域的研究较为成熟，为轮式装载机的载荷测试提供了充分条件，但轮式装载机传动系统载荷测试部位复杂，部分测点较难实现，测试工作过程中必然存在各种冲击、振动产生的伪信号。

由于轮式装载机特殊的工作状况，决定了其整个工作过程不是平稳随机过程，对于轮式装载机传动系测试得到的载荷时间历程，通常按各态历经的平稳随机信号来进行时频分析，提取统计特征，因此必须对测试信号进行平稳处理，以便准确编制载荷谱并优化轮式装载机动力性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种轮式装载机传动系载荷信号测试与分析处理的方法，解决轮式装载机传动系载荷在线实测以及载荷测试信号的处理问题，尽量降低伪信号对载荷谱生成的干扰，实现传动系载荷谱的真实性，将传动系载荷谱用于轮式装载机动力性优化设计的虚拟试验，精确接近装载机真实工作环境，大幅缩短轮式装载机性能试验时间，提高优化设计精度。

本发明的技术解决方案是该传动系载荷信号测试、载荷信号分析处理的具体步骤如下：

其中，轮式装载机传动系载荷信号测试由传动系载荷信号测试模块完成：(1)选择ZL50轮式装载机作为试验机型，整机工作性能良好；

(2)确定测试线路，采用“V型”行进路线，按“五段”工作循环方式采集信号，即空载前进段、铲掘装载段、满载后退段、满载前进卸料段与空载后退段；

(3)确定测试条件，按指定测试线路测试，测试不少于50个工作循环；

(4)由相互联接的信号采集器和记录仪构成传动系载荷信号测试模块，传动系载荷信号测试模块完成对传动系载荷信号的采集和记录，信号采集器包括扭矩传感器、转速传感器、电控信号记录仪、压力传感器和位移传感器；在变速箱中间轴上布置扭矩传感器，扭矩传感器测试轮式装载机发动机输出轴扭矩；在变速箱前输出轴上布置扭矩传感器，测试变速箱输出至前驱动桥扭矩；在变速箱后输出轴上布置扭矩传感器，测试变速箱输出至后驱动桥扭矩；在变速箱中间轴上布置转速传感器，测试装载机发动机飞轮到变矩器间的转速；在装载机变速箱上布置电控信号记录仪，测量轮式装载机前进档位、后退档位信号；在动臂油缸大小腔布置压力传感器，测试动臂缸大腔压力、动臂缸小腔压力；在动臂油缸布置位移传感器，测试动臂缸位移；共9个通道得到9项载荷信号；

其中，载荷信号分析处理由载荷信号分析处理模块完成，载荷信号分析处理模块对记录仪记录的载荷信号进行分析处理，载荷信号分析处理模块由随机信号的离散、滤波、去除异常峰值、去除趋势项和消除零漂环节构成；载荷信号处理过程中采用同工作循环不同工况信号分割、不同工作循环相同工况合并的方式，即把工作循环按照空载运行、铲掘装载、重载运输、举升卸载四种工况对每个工作循环的信号进行分割，数据转化后再分别将以上四种工况的信号进行合并，确保所得信号为各态历经平稳时间历程。

其中，在信号采集中，考虑装载机工作条件恶劣，采用“近程无线遥测”测试扭矩信号，选用3套美国BINSFELD扭矩传感器扭矩遥测系统，型号为TT9000；采用“有线测试”测试转速、油压与位移信号；转速传感器选用霍尔式转速传感器，型号为ZS-6-01-10L；油压传感器选用PTP503，量程不小于40Mpa，电压输出；位移传感器型号选为NS-500L，精度0.1％；选用16通道WS-5922系列嵌入式数据采集记录仪。

经测试与分析处理后得到的载荷信号可以继续采用雨流计数双参数法实现载荷样本载荷循环的统计计数，按照各工况拓展分析检验，确定母体分布函数，并计算母体极值，生成各工况下载荷的均、幅值二维载荷谱，再根据工作循环生成程序加载谱，将程序加载谱加载于轮式装载机虚拟样机，仿真分析轮式装载机发动机输出扭矩特性，辅助确定轮式装载机使用性能。