[发明专利]旋挖钻机扭矩及压力载荷谱测试方法

说明书

本发明公布一种旋挖钻机扭矩及压力载荷谱测试方法，属于机器载荷谱测试技术领域。步骤如下：①设计弹性体；②在弹性体上布置下压力应变片；③在弹性体上布置扭矩应变片；④搭建扭矩和下压力标定试验台；⑤将弹性体上端与旋挖钻机的钻杆下端连接，弹性体下端与旋挖钻机的钻头上端连接；⑥选取施工介质；⑦选取施工工艺；⑧记录施工过程中对应施工工艺中的下压力、扭矩、应变值数据。本发明实现了直接测量钻杆所受的扭矩和下压力的目的，弹性体传感器可重复性较好，测试结果比较稳定，直接测量能够得到更为准确和直接的结果，并且两个弹性体传感器均以标定完毕，也可用于后续的相关机型试验。

技术领域

本发明涉及机器载荷谱测试技术领域，具体是一种旋挖钻机扭矩及压力载荷谱测试方法。

背景技术

机器载荷谱的收集可以为机械设计及整机性能匹配检验数字化样机等提供基础性的数据输入。旋挖钻机是一种预制桩孔施工设备，目前旋挖钻机载荷谱的获取基本采取非直接测量的方式，即通过采集动力头及加压油缸的压力变化计算出加压力和扭矩的变化，由于测量部位与载荷输入部位存在多级结构的连接以及压力的分配及损失的估算还需要进一步提升，因此其精度及敏感程度大幅度降低。作为一项基础性输入，载荷谱的不准确给后续产品设计以及性能检测带来偏差及失效。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋挖钻机扭矩及压力载荷谱测试方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种旋挖钻机扭矩及压力载荷谱测试方法，步骤如下：

①设计弹性体，弹性体中部为圆柱体；

②在弹性体上布置下压力应变片，下压力应变片实时采集数据并采用无线通讯传送至计算机；

所述下压力应变片采用全桥接法，包括四个应变片ε21、ε22、ε23、ε24；在圆柱体前侧、沿轴线方向粘贴一个应变片ε21、沿垂直轴线方向粘贴应变片ε22，在圆柱体后侧、沿轴线方向粘贴一个应变片应变片23、沿垂直轴线方向粘贴应变片应变片24；

③在弹性体上布置扭矩应变片，扭矩应变片实时采集数据并采用无线通讯传送至计算机；

所述扭矩应变片采用全桥接法，包括四个应变片ε11、ε12、ε13、ε14；在圆柱体前侧、沿与轴线呈±45°方向分别粘贴电阻应变片ε11、ε12，在圆柱体后侧、沿与轴线呈±45°方向分别粘贴电阻应变片ε13、ε14；

④搭建扭矩和下压力标定试验台，将布置好下压力应变片、扭矩应变片的弹性体安装在标定试验台，给弹性体加载下压力和扭矩；

按照顺序接入惠斯通电桥组成两个测试组合应变，利用加载设备和载荷传感器分别进行弹性体所受扭矩和压力标定试验，直至达到最大载荷后卸载，将应变和载荷输入计算机，经换算得到对应扭矩和压力下的载荷和应变关系；

⑤将弹性体上端与旋挖钻机的钻杆下端连接，弹性体下端与旋挖钻机的钻头上端连接；

⑥选取施工介质；

⑦选取施工工艺；

施工工艺包括两种，一种施工工艺为钻孔L1mm后扩孔至L2mm；

另一种施工工艺为钻孔L2mm；

⑧记录施工过程中对应施工工艺中的下压力、扭矩、应变值数据。

其进一步是：所述弹性体上端为方形套筒，弹性体上端的方形套筒套装在钻杆下端的方头结构上，并通过插销固定；弹性体中部呈圆柱筒形，用于应变片的布置；弹性体下端为方头，弹性体下端的方头套装在钻具上端的方形孔中，并通过插销固定。

所述弹性体材质为Q345B，弹性体中部圆柱筒形处的外径为242mm、壁厚为48.4mm。

所述钻孔L1mm后扩孔至L2mm的施工工艺的测试工序为：