[发明专利]模拟耙吸船耙齿作业并进行参数分析和测力的装置及方法

权利要求书

1.一种模拟耙吸船耙齿作业并进行参数分析和测力的装置，其特征在于：包括耙头功能模块、耙齿切削模块、测力调整模块；

所述耙头功能模块位于后端，用以实现耙齿切削力，即切削速度的提供，以及耙齿切削姿态的调整；

所述耙齿切削模块位于前端，用以调整耙齿切削角度和更换齿型，用以实现耙齿与测力调整模块的连接，并在耙齿对土层进行切削时，将耙齿载荷传递到测力调整模块；

所述测力调整模块安装于耙头功能模块与耙齿切削模块之间，用于实现耙齿在挖掘过程中的载荷测力和耙齿间距的调整；

所述耙头功能模块包括拖拽行车(1)、机架(2)，油缸(3)和摆转架(4)；

所述耙齿切削模块包括耙齿(11)和若干组耙齿连接件(10)；

所述测力调整模块包括T型槽安装块(5)，以及与耙齿连接件(10)数量和位置相对应的若干组T型槽螺栓(93)、转接块(6)、六轴传感器(7)，每组耙齿连接件(10)、T型槽螺栓(93)、转接块(6)、六轴传感器(7)构成测力单元；

机架(2)的一端设置有机架法兰(21)，并通过机架法兰(21)与拖曳行车(1)连接，机架(2)的另一端设有机架耳板(23)，摆转架(4)的一端设置有摆转架耳板(41)，机架耳板(23)与摆转架耳板(41)之间通过连接销(92)连接；同时，机架(2)上还设有机架油缸法兰(22)，摆转架(4)上设有摆转架油缸耳板(42)，油缸(3)包括相互连接的油缸筒(31)和油缸推杆(32)，油缸筒(31)采用油缸耳座(12)与机架油缸法兰(22)连接，油缸推杆(32)采用连接销(92)与摆转架油缸耳板(42)连接；机架(2)、油缸(3)、摆转架(4)构成四杆机构，用于控制耙齿切削模块中耙齿(11)的摆动；

T型槽安装块(5)安装在摆转架(4)的下方；T型槽安装块(5)的一侧设置有安装块抬肩(51)，安装块抬肩(51)位于远离机架(2)的一端；T型槽安装块(5)的底面设有平行于所述安装块抬肩(51)的安装块T型槽(52)，安装块T型槽(52)中设置有若干转接块(6)，用于调整多个测力单元之间的间距；转接块(6)包括上面和侧面，转接块(6)的上面通过T型螺栓(93)可滑动地安装块T型槽(52)中，转换器(6)的侧面位于靠近安装块抬肩(51)一侧，耙齿连接件(10)包括侧面和底面；六轴传感器(7)的一端为安装面，与转接块(6)的侧面连接，其另一端为采集信号输入端，与耙齿连接件(10)的侧面连接；耙齿连接件(10)的底面与耙齿(11)焊接装配；各测力单元内耙齿(11)的间距通过T型槽螺栓(93)在安装块T型槽(52)内的移动来进行调整；

耙齿(11)在拖拽行车(1)的拖拽作业下进行对土层的切削挖掘时，土层对耙齿(11)具有反作用力，耙齿(11)的受力经过耙齿连接件(10)传递到对应六轴传感器(7)，通过六轴传感器(7)对耙齿(11)沿三个正交方向的拉压力载荷和绕三个正交方向的扭矩载荷进行采集和测量。

2.一种根据权利要求1所述的装置进行参数分析的方法，其特征在于：

能够实现对主要切削参数的调整，并在耙齿切削过程时保持切削参数稳定不变，主要切削参数包括耙齿切削角度、切削深度、切削速度、耙齿间距、耙齿齿型、切削土质这些影响耙齿切削力的因素，根据需要使用控制变量法对每一个切削参数进行详细的定量分析研究；

①切削速度，由拖曳行车(1)调节；耙齿与拖曳行车的相对位置是不变的，故其可以随着拖曳行车以相同速度直线稳定前进；

②切削角度和切削深度，由液压油缸(3)和耙齿连接件(10)调节；通过液压油缸的油缸推杆(32)的伸缩，从而起到调节耙齿切削角度和切削深度的作用；此外，耙齿连接件(10)有不同夹角的构件，起到调节角度和深度的作用，本发明通过保持油缸推杆的长度和依靠耙齿连接件的材料刚度，保持切削角度和切削深度在耙齿切削过程中不发生变化；

③耙齿间距，由T型槽安装块(5)调整；T型槽螺栓(93)起到摩擦力约束作用，通过T型槽螺栓(93)的滑动，耙齿之间的距离在耙齿切削过程中可以始终保持不变；

④耙齿齿型，由耙齿(11)调节；根据需要选择适当的耙齿安装在耙齿连接件(10)上，实现刀齿类型的调整；

⑤切削土质，根据试验需要进行制备。

3.一种根据权利要求1所述的装置模拟耙吸船耙齿作业并进行测力的方法，其特征在于：

首先由拖拽行车(1)开始动作，通过拖拽行车(1)的拖拽作用带动机架(2)、摆转架(4)、T型槽安装块(5)、转接块(6)、六轴传感器(7)、耙齿连接件(10)、耙齿(11)跟随运动，进而带动耙齿(11)对土层进行切削运动，切削时耙齿(11)的受力情况通过耙齿连接件(10)传递到六轴传感器(7)，通过六轴传感器(7)对耙齿(11)的受力进行采集及测量，从而实现了耙齿(11)在挖掘过程中的载荷测力。