一种轮胎-土壤相互作用试验平台

1.本发明涉及土壤与轮胎技术领域，具体为一种轮胎-土壤相互作用试验平台。


背景技术：

2.车辆除了受到空气阻力和重力的作用之外，其所受到的力和力矩都来自于轮胎。轮胎是车辆唯一的接地部件，车辆在地面上行驶或作业时会与地面产生相互作用。因此，轮胎与地面之间的相互作用研究对车辆行驶行为的评估以及轮胎对地面物理性能的影响有重要的指导意义。
3.由于土壤具有散体介质特性，内部含有大量孔隙，当农机具在土壤上行驶作业时，土壤颗粒会因受到外部的载荷、振动而相互靠近，发生沉陷现象、导致孔隙率减小、容重增大。而且轮胎对土壤严重的压实和破坏，会导致土壤结构发生变化且难以恢复，使得耕地质量下降，农作物生长条件被破坏，降低农作物产量；通过对于轮胎与松软土壤的相互作用的深入研究与分析，可预测土壤受力变化，为减少由于农业机械作业带来的土壤压实和破坏提供参考意见。
4.目前，在赵亚君的轮胎-土壤相互作用研究平台设计与实验中建立了轮胎有限元模型，并利用该模型模拟了径向压缩试验，得出轮胎胎体弹性模量最优值，该平台可调整实现轮胎不同的运动运动工况，但是该平台无法改变轮胎运动过程中的滑转率，难以对轮胎-土壤之间的相互作用进行研究。为此提出一种轮胎-土壤相互作用试验平台。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术不足，本发明提供了一种轮胎-土壤相互作用试验平台，解决了：的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种轮胎-土壤相互作用试验平台，包括土槽牵引车、六分力测力机架、负载车架以及土槽，所述土槽牵引车和负载车架均位于土槽内，所述土槽牵引车与负载车架之间固定连接有六分力测力机架，所述负载车架包括负载箱、车架、轮胎、悬挂架以及限位架，所述车架的上表面设有滑动连接的负载箱，所述车架的下表面设有转动连接的轮胎，所述车架的前端固定连接有悬挂架，所述车架的尾部固定连接有限位架，所述限位架的端部固定连接有限位轮。
9.作为本发明的进一步优选方式，所述负载箱与车架的连接处设有滑动组件，所述滑动组件包括支撑梁、固定板以及滑轮，所述支撑梁的侧壁固定连接有对称分布的固定板，所述固定板的下端固定连接有滑轮。
10.作为本发明的进一步优选方式，所述固定板的下边缘处开设有嵌入槽，所述滑轮的中心设有转动连接的中心轴，所述中心轴内嵌于嵌入槽内且与嵌入槽的滑动连接，所述中心轴的两端分别设有螺纹连接的锁紧螺帽。
11.作为本发明的进一步优选方式，所述车架的边缘处开设有导向槽，所述滑轮内嵌于导向槽内且与导向槽滑动连接，所述滑轮的表面开设有定位槽，所述定位槽与导向槽内壁扣合连接。
12.作为本发明的进一步优选方式，所述负载箱的底部固定连接有推动块，所述推动块的中心开设有横向贯穿的螺纹孔，所述推动块的边缘处固定连接有翼板，所述翼板的表面开设有若干安装孔，所述安装孔设有贯穿翼板且与负载箱螺纹连接的固定螺栓。
13.作为本发明的进一步优选方式，所述车架的内部设有转动连接的进给丝杠，所述进给丝杠贯穿推动块且与螺纹孔转动连接，所述进给丝杠的外端固定连接有手轮。
14.作为本发明的进一步优选方式，所述车架与轮胎的连接设有轮轴立柱，所述轮轴立柱的侧壁开设有固定孔，所述轮胎的中心设有转动连接的插接座，所述插接座内嵌于轮轴立柱内且与轮轴立柱插接连接。
15.作为本发明的进一步优选方式，所述土槽的内部填充有土壤，所述土槽的边缘处设有牵引台，所述土槽牵引车位于牵引台的表面且与牵引台滚动连接。
16.(三)有益效果
17.本发明提供了一种轮胎-土壤相互作用试验平台。具备以下有益效果：
18.1、本发明利用土槽牵引车、六分力测力机架、负载车架以及土槽组成试验平台，方便利用土槽牵引车拉动负载车架在土槽内进行运动，便于试验人员对负载车架表面轮胎与土壤之间的相互作用进行研究，配合负载车架表面可移动调节的负载箱，便于对不同重心对轮胎负载、通过性进行研究，方便解决农业机械在田间运输中的轮胎通过性的问题。
19.2、本发明通过在负载箱的底部固定连接有滑动组件和推动块，配合车架两侧开设的导向槽以及转动连接的进给丝杠，方便在车架的表面对负载箱的位置进行调节，便于改变负载车架的重心，从而改变轮胎与土壤表面的滑动率。
附图说明
20.图1为本发明的轮胎-土壤相互作用试验平台结构示意图；
21.图2为本发明的负载车架结构示意图；
22.图3为本发明的负载箱仰视结构示意图；
23.图4为本发明的滑动组件结构示意图；
24.图5为本发明的限位架与限位轮连接结构示意图。
25.图中：土槽牵引车-1，六分力测力机架-2，负载车架-3，土槽-4，负载箱-5，车架-6，轮胎-7，悬挂架-8，限位架-9，限位轮-10，滑动组件-11，支撑梁-12，固定板-13，滑轮-14，嵌入槽-15，中心轴-16，锁紧螺帽-17，导向槽-18，定位槽-19，推动块-20，螺纹孔-21，翼板-22，安装孔-23，固定螺栓-24，进给丝杠-25，手轮-26，轮轴立柱-27，固定孔-28，插接座-29，土壤-30，牵引台-31。
具体实施方式
26.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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
27.请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种轮胎-土壤相互作用试验平台，包括土槽牵引车1、六分力测力机架2、负载车架3以及土槽4，所述土槽牵引车1和负载车架3均位于土槽4内，所述土槽牵引车1与负载车架3之间固定连接有六分力测力机架2，所述负载车架3包括负载箱5、车架6、轮胎7、悬挂架8以及限位架9，所述车架6的上表面设有滑动连接的负载箱5，所述车架6的下表面设有转动连接的轮胎7，所述车架6的前端固定连接有悬挂架8，所述车架6的尾部固定连接有限位架9，所述限位架9的端部固定连接有限位轮10。
28.进一步改进地，所述负载箱5与车架6的连接处设有滑动组件11，所述滑动组件11包括支撑梁12、固定板13以及滑轮14，所述支撑梁12的侧壁固定连接有对称分布的固定板13，所述固定板13的下端固定连接有滑轮14，通过在负载箱5与车架6的连接处设有滑动组件11，方便沿车架6的表面对负载箱5进行调节，从而改变车架6表面的重心位置，便于对轮胎7运动中的滑动率进行改变。
29.进一步改进地，所述固定板13的下边缘处开设有嵌入槽15，所述滑轮14的中心设有转动连接的中心轴16，所述中心轴16内嵌于嵌入槽15内且与嵌入槽15的滑动连接，所述中心轴16的两端分别设有螺纹连接的锁紧螺帽17，通过在固定板13的下边缘处开设有嵌入槽15，配合滑轮14中心设有的中心轴16，方便对滑轮14进行拆装，便于对滑轮14与固定板13进行连接。
30.进一步改进地，所述车架6的边缘处开设有导向槽18，所述滑轮14内嵌于导向槽18内且与导向槽18滑动连接，所述滑轮14的表面开设有定位槽19，所述定位槽19与导向槽18内壁扣合连接，通过在车架6的边缘处开设有导向槽18，配合滑轮14表面开设有的定位槽19，提高滑轮14在车架6表面连接的稳定性。
31.进一步改进地，所述负载箱5的底部固定连接有推动块20，所述推动块20的中心开设有横向贯穿的螺纹孔21，所述推动块20的边缘处固定连接有翼板22，所述翼板22的表面开设有若干安装孔23，所述安装孔23设有贯穿翼板22且与负载箱5螺纹连接的固定螺栓24，通过在负载箱5的底部固定连接有带螺纹孔21的推动块20，方便对负载箱5进行前后移动，从而便于改变负载箱5在车架6表面的重心，且可拆卸连接的推动块20，更加方便对推动块20进行拆装。
32.进一步改进地，所述车架6的内部设有转动连接的进给丝杠25，所述进给丝杠25贯穿推动块20且与螺纹孔21转动连接，所述进给丝杠25的外端固定连接有手轮26，通过在车架6的内部设有与推动块20相连接的进给丝杠25，方便手动对负载箱5进行移动，提高操作的方便性。
33.进一步改进地，所述车架6与轮胎7的连接设有轮轴立柱27，所述轮轴立柱27的侧壁开设有固定孔28，所述轮胎7的中心设有转动连接的插接座29，所述插接座29内嵌于轮轴立柱27内且与轮轴立柱27插接连接，通过在车架6与轮胎7的连接处设有轮轴立柱27，方便对轮胎7进行拆装，配合轮轴立柱27侧壁开设的固定孔28，方便对轮胎7进行升降调节，便于对在试验中进行自由调节、操作。
34.具体改进地，所述土槽4的内部填充有土壤30，所述土槽4的边缘处设有牵引台31，所述土槽牵引车1位于牵引台31的表面且与牵引台31滚动连接，通过在的土槽4的内部设有土壤30，方便对负载车架3的轮胎7与土壤之间相互作用进行试验、研究，通过在土槽4的边
缘处设有牵引台31，保证土槽牵引车1的牵引动力，避免土槽牵引车1对试验结果造成影响。
35.本发明在测试时，利用土槽牵引车1经过六分力测力机架2拉动负载车架3在土槽4内进行运动，手动调节限位架9两端的限位轮10的位置，使限位轮10分别与土槽4的内壁滚动连接，避免负载车架3在运动的过程中发生偏移，使负载车架3进行直线运动，减少对试验结果的影响，试验过程中通过向负载箱5内添加不同的重量负载，便于在不同负载下对轮胎7在土壤表面通过性进行测试、记录；在对负载车架3调节重心位置时，手动转动进给螺杆端部的手轮26，从而带动推动块20沿进给螺杆的轴向进行移动，滑轮14沿导向槽18表面进行滚动，方便对负载箱5进行调节，同时提高负载箱5与车架6之间连接的稳定性。
36.本发明解决的问题在赵亚君的轮胎-土壤相互作用研究平台设计与实验中建立了轮胎有限元模型，并利用该模型模拟了径向压缩试验，得出轮胎胎体弹性模量最优值，该平台可调整实现轮胎不同的运动运动工况，但是该平台无法改变轮胎运动过程中的滑转率，难以对轮胎-土壤之间的相互作用进行研究，本发明利用土槽牵引车1、六分力测力机架2、负载车架3以及土槽4组成试验平台，方便利用土槽牵引车1拉动负载车架3在土槽4内进行运动，便于试验人员对负载车架3表面轮胎7与土壤之间的相互作用进行研究，配合负载车架3表面可移动调节的负载箱5，便于对不同重心对轮胎7负载、通过性进行研究，方便解决农业机械在田间运输中的轮胎7通过性的问题。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轮胎-土壤相互作用试验平台，包括土槽牵引车(1)、六分力测力机架(2)、负载车架(3)以及土槽(4)，其特征在于：所述土槽牵引车(1)和负载车架(3)均位于土槽(4)内，所述土槽牵引车(1)与负载车架(3)之间固定连接有六分力测力机架(2)，所述负载车架(3)包括负载箱(5)、车架(6)、轮胎(7)、悬挂架(8)以及限位架(9)，所述车架(6)的上表面设有滑动连接的负载箱(5)，所述车架(6)的下表面设有转动连接的轮胎(7)，所述车架(6)的前端固定连接有悬挂架(8)，所述车架(6)的尾部固定连接有限位架(9)，所述限位架(9)的端部固定连接有限位轮(10)。2.根据权利要求1所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述负载箱(5)与车架(6)的连接处设有滑动组件(11)，所述滑动组件(11)包括支撑梁(12)、固定板(13)以及滑轮(14)，所述支撑梁(12)的侧壁固定连接有对称分布的固定板(13)，所述固定板(13)的下端固定连接有滑轮(14)。3.根据权利要求2所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述固定板(13)的下边缘处开设有嵌入槽(15)，所述滑轮(14)的中心设有转动连接的中心轴(16)，所述中心轴(16)内嵌于嵌入槽(15)内且与嵌入槽(15)的滑动连接，所述中心轴(16)的两端分别设有螺纹连接的锁紧螺帽(17)。4.根据权利要求3所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述车架(6)的边缘处开设有导向槽(18)，所述滑轮(14)内嵌于导向槽(18)内且与导向槽(18)滑动连接，所述滑轮(14)的表面开设有定位槽(19)，所述定位槽(19)与导向槽(18)内壁扣合连接。5.根据权利要求1所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述负载箱(5)的底部固定连接有推动块(20)，所述推动块(20)的中心开设有横向贯穿的螺纹孔(21)，所述推动块(20)的边缘处固定连接有翼板(22)，所述翼板(22)的表面开设有若干安装孔(23)，所述安装孔(23)设有贯穿翼板(22)且与负载箱(5)螺纹连接的固定螺栓(24)。6.根据权利要求5所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述车架(6)的内部设有转动连接的进给丝杠(25)，所述进给丝杠(25)贯穿推动块(20)且与螺纹孔(21)转动连接，所述进给丝杠(25)的外端固定连接有手轮(26)。7.根据权利要求1所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述车架(6)与轮胎(7)的连接设有轮轴立柱(27)，所述轮轴立柱(27)的侧壁开设有固定孔(28)，所述轮胎(7)的中心设有转动连接的插接座(29)，所述插接座(29)内嵌于轮轴立柱(27)内且与轮轴立柱(27)插接连接。8.根据权利要求1所述的一种轮胎-土壤相互作用试验平台，其特征在于：所述土槽(4)的内部填充有土壤(30)，所述土槽(4)的边缘处设有牵引台(31)，所述土槽牵引车(1)位于牵引台(31)的表面且与牵引台(31)滚动连接。

技术总结
本发明公开了一种轮胎-土壤相互作用试验平台，包括土槽牵引车、六分力测力机架、负载车架以及土槽，土槽牵引车和负载车架均位于土槽内，土槽牵引车与负载车架之间固定连接有六分力测力机架，负载车架包括负载箱、车架、轮胎、悬挂架以及限位架，车架的上表面设有滑动连接的负载箱，车架的下表面设有转动连接的轮胎，车架的前端固定连接有悬挂架，车架的尾部固定连接有限位架，限位架的端部固定连接有限位轮。本发明利用土槽牵引车、六分力测力机架、负载车架以及土槽组成试验平台，便于试验人员对负载车架表面轮胎与土壤之间的相互作用进行研究，配合负载车架表面可移动调节的负载箱，便于对不同重心对轮胎负载、通过性进行研究。通过性进行研究。通过性进行研究。


技术研发人员：郭俊 陈昕羽 孙恩慧
受保护的技术使用者：盐城工学院
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/14