总体测试说明不提供.docx
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总体测试说明不提供
目录
第一章新一代挖掘机测试概要4
第二章新一代挖掘机测试附录10
附录A：
文件列表11
附件1：
结构部分12
附件2：
液压部分21
附件3：
静态测试29
附件4：
动力、电控和冷却部分53
附件5：
姿态跟踪56
附件6：
土质选择讨论59
附件7：
挖机维护性62
附件8：
人机工程66
附件9：
工况说明70
第一章新一代挖掘机测试概要
一、项目背景
本项目属于新一代挖掘机开发的第二阶段，各个阶段的任务和目的简介如下图：
二、测试目的、原则
本阶段的主要目的在于，找出一些标杆机型（大、中、小机型1~2种），与中联对应吨位的机型进行测试对比，根据适当的评价体系，以量化的形式找出中联各种机型与竞争对手的差距，作为新一代挖掘机开发的重要参数依据。
更深层次的，分析差距的根本原因，提出新一代挖掘机的改进方向。
具体的，本测试要量化被测机型的一下指标：
协调性、操控性、舒适性、系统噪声特性、工作效率、油耗等动态指标（对应不同工况，以上指标可能不同）。
同时，希望可以做一些“反编译”工作，估计被测机型的控制方案&动力系统匹配方案。
对比测试工作的原则是：
1）测试结果必须能反映不同挖掘机的性能差别，其测试结果与客户、市场反映一致。
2）测试方案中必须存在工况判断类型的参数，以简化后续时间校准的工作。
3）使不同品牌的挖掘机在相同的土质状况、工况、操作习惯、气候、工作方式等情况下，进行测试，记录相应数据。
三、测试方法概述
测试共分基本测试和动态测试两种。
（注：
同一实验过程可以同时进行两种测试。
）
基本测试是对挖掘机基本性能的测试，不需要数据的实时跟踪，如动作速度、回转漂移等。
动态测试要求对整个测试过程进行数据的实时跟踪，然后经过数据处理和评估，得出挖掘机的动态性能。
下文主要对动态性能测试进行阐述。
挖掘机的动态性能参数测试对比，是一个高维问题。
本测试方案的中心思想是将复杂问题进行简化、降维处理，提出一种现场可行、评价简单、后续处理简单的方法。
评价挖掘机性能可以描述为：
在某种工作环境，在某种工况下，根据性能需求，测得各个子系统的动态响应。
此处，工作环境是指：
工作环境（土质、坡度等）；工况是指：
90度挖掘、180度挖掘、平地等典型工况、标准单动作、行走、回转等；工作需求是指：
效率油耗、舒适性、操控性等；子系统是指：
动力系统、电控系统、液压系统、结构（包括驾驶室、平台、工作装置的受力、振动、冲击）等。
下面章节分别对以上提及的系统做详细描述，包括工况和工作环境的选取，各子系统动态参数的选取和测量方法等。
四、测试方案
1.静态测试
详见按照《附件3：
静态测试》；
2.工况的选择
分类
工况
节能/效率热平衡/舒适性
90°回转装车
180°回转装车
平地
挖沟
操控性
回转+动臂提升（循环）
动臂提升+斗杆收回（循环）
平地
舒适性
急加急停
动臂
斗杆
铲斗
行走
回转
主要结构件应力
姿态1
姿态2
姿态3
姿态4
姿态5
姿态6
静态测试
操作杆操纵力
操纵杆行程
行驶速度
回转速度
停车制动
回转制动
回转马达泄露
最大回转倾斜角
最大工作半径位置
斗杆收回位置
动臂提升/回转
动臂提升/斗杆收回
作业测试
视野
可维护性
人机工程
基础测试
动臂单动作
斗杆单动作
铲斗单动作
回转单动作
行走单动作
3.工作环境的选择
详见《附件6：
土质选择讨论》
4.工作姿态跟踪
详见《附件5：
姿态跟踪》
5.子系统测试参数
挖掘机初始状态判定
序号
被测量
设备
备注
1
环境温度
2
柴油油位
3
环境气压
。
。
。
挖掘机最终状态判定
序号
被测量
设备
备注
1
柴油油位
。
。
。
各子系统测试列表：
（每种测试的测试方法详见附件）
5.1结构：
噪声
振动
静态应力、动态冲击
驾驶室
5个测点，详见附录
10个测点，详见附录
5.2液压：
主泵
吸油压力
（-0.05MPa）
工作压力
（35MPa）
流量控制
（4MPa）
功率控制
（4Mpa）
泄油压力
（4Mpa）
流量
（100-750L/min）
出口温度
（90℃）
主阀
A
（35MPa）
B
（35MPa）
a
（4Mpa）
b
（4Mpa）
回油
背压阀前
（4Mpa）
冷却器
前
（4Mpa）
后
（4Mpa）
前温度
（℃）
后温度
（℃）
工作装置
动臂
斗杆
铲斗
大腔
（35MPa）
小腔
（35MPa）
大腔
（35MPa）
小腔
（35MPa）
大腔
（35MPa）
小腔
（35MPa）
回转、行走
行走
回转
回转马达
行走马达
A
（35MPa）
B
（35MPa）
A
（35MPa）
B
（35MPa）
补油口
（4Mpa）
制动口
（4Mpa）
制动口
（4Mpa）
5.3电控：
泵控电流
启动电机电流
发电机电流
5.4动力系统（发动机）：
转速
烟度
冷却液水温
进气压力
5.5冷却：
6.三维测试数据构成：
以第三章图为原本，确定各个数据点的位置。
（即，在某个工况下，需要对那些参数进行测量）详见《测试内容汇总表》
第二章新一代挖掘机测试附录
附录A：
文件列表
附录1：
结构测试
附录2：
液压系统测试
附录3：
静态测试
附录4：
动力、电控和冷却系统测试
附录5：
姿态跟踪
附录6：
土质选择讨论
附录7：
挖机可维护性
附录8：
人机工程
附录9：
工况说明
附录A：
文件列表
序号
名称
内容
备注
1
《总体测试说明》
测试的纲领性文件，包括测试思想、文件结构、资源统计、工作量统计等
2
《测试内容汇总表》
各种测试和工况的对应关系
按《测试说明》中的测试思想
3
《附件1：
结构部分》
冲击、应力、振动、噪声相关测试方法、测点位置、设备
4
《附件2：
液压部分》
液压相关的测试方法、位置、设备、改装等
5
《附件3：
静态测试》
挖掘机整机相关的测试说明
6
《附件4：
动力、电控和冷却部分》
动力、冷却和电控部分的测试说明
7
《附件5：
姿态跟踪》
姿态跟踪部分的测试说明
8
《附件6：
土质选择讨论》
土质选择讨论
9
《附件7：
挖机可维护性》
挖机易损件的更换方式与更换时间
10
《附件8：
挖机人机工程》
挖机操作舒适性，人性化的设计
11
《附件9：
工况说明》
对测试过程中的工况进行详细说明
附件1：
结构部分
说明：
1.本文档包含结构相关测试方法
2.本文档包含测试点的位置选取
3.本文档包括测试设备的选取
一、结构测试目的：
1.挖掘机极限工况下的受力情况
2.关键部位的噪声、冲击和振动
二、测试方法和所需设备：
1.静态应力、动态冲击
1）工作姿态选取：
根据《GB9141一88液压挖掘机结构强度试验方法》中规定的反铲液压挖掘机强度试验工况选定了6种工况及其对应挖掘机姿态。
姿态1：
动臂油缸和斗杆油缸的作用力臂最大（图1（a））
挖掘机工作装置处在此位置时，动臂油缸和斗杆油缸的作用力臂最大，且斗杆与动臂铰接点、斗杆与铲斗铰接点和铲斗齿尖共线。
姿态2：
动臂和斗杆受力最大的姿态（图1（b））
动臂和斗杆受力最大出现在动臂油缸全缩，斗杆与斗杆油缸铰接点、斗杆与铲斗铰接点及铲斗齿尖在同一直线上且垂直于斗杆油缸。
此位置动臂和斗杆都受到最大力矩的作用，是大臂和斗杆出现容易出现失效或是断裂的工况。
对此位置进行静强度或模态分析有利于分析动臂与铲斗的最大变形或受力，得出结构破坏的原因。
姿态3：
最高卸载高度处的姿态（图1（c））
液压挖掘机处于该位置时，斗杆油缸和动臂油缸全缩，铲斗位于垂直工作地平面向下位置。
该姿态工作装置先满斗上升，到卸载位置时卸载，目的是使装载车能装载尽可能多的物料。
因此，该位置可以用来检验受到冲击时工作装置受到的影响，是验证工作装置动强度和应力的良好位置，也是验证挖掘机能否发生共振的一个重要位置。
姿态4：
停机面最大挖掘半径（图1（d））
在挖掘机的设计中，最大挖掘半径决定着挖掘机的挖掘范围，它是评价挖掘能力的主要标准之一。
因而，在设计阶段，必须清楚考虑该位置处工作装置的受力情况。
工作装置处于该工况时斗杆油缸全缩，铲斗齿尖、铲斗与斗杆铰接点及斗杆油缸与斗杆铰接点，这三点处于同一直线上，且大臂油缸调整到使铲斗齿尖处于地面上。
挖掘机处在该位置处，当工作装置下落时，将会受到很大的冲击力，在挖掘的过程中也将受到很大的土壤阻力。
因此考虑此姿态时的受力情况与所受冲击将是力学分析和强度
姿态5：
最深挖掘位置处的姿态（图1（e））
该位置处，铲斗中的物料较多，挖掘阻力较大，动臂，斗杆与铲斗受到的力都很大。
该位置是用来测试铲斗与斗杆危险情况的典型姿态。
姿态6：
油缸全缩时的姿态（图1（f））
挖掘机处在该位置时动臂油缸、斗杆油缸及铲斗油缸全缩。
该位置用于检验在不同挖掘角下，挖掘阻力对工作装置的影响，也是当前挖掘机设计规范中的一个重要指标。
图1.挖掘机姿态
2）测试一般规定
测试前：
样机正常工作时间不少于一个小时。
仪器要求：
仪器在检定的有效期内；传感器在实验前应进行标定。
测定精度：
静态测定精度在±2%；动态测定精度：
±5%。
3）测试点位置选取：
选取工作装置上应力水平较高和动载响应明显的位置布置测点，同时考虑到布点位置要便于贴应变片，确定了10个测点，测点布置位置和测试过程如图2所示。
测点1、2位于动臂上盖板，且靠近斗杆油缸与动臂连接耳板根部的位置；测点3、4位于动臂下盖板，且测点3靠近动臂油缸与动臂连接耳板根部；测点5、6位于斗杆上盖板，且测点5靠近铲斗油缸与斗杆连接耳板根部；测点7、8位于斗杆下盖板且测点7靠近动臂与斗杆铰接位置，布置位置如图2所示。
测点9、10位于拉杆和摇臂中部。
测点布置在危险区，或有特殊要求的部位。
通常应包括：
高应力区，应力集中区（孔，眼，锐角和焊缝附近）和使用中出现破坏处。
图2.应力、冲击测试点位置选取
4）测试方法
在进行实验前，首先在各个测点处依次进行打磨→表面清洗→应变片清洗→应变片粘贴→引线连接质量检查→固化→防潮防护等步骤。
贴片后对测点进行编号，记录其位置尺寸，并绘制布片图。
加载：
按预定的试验工况，由零至最大载荷分5级等间隔地加载。
数据采集：
连接好测量系统。
在测试过程中每个工况数据采集5次以上。
5）所需设备
序号
名称
数量
用途
型号
备注
1
ASMD2-16同步动态应力应变仪
1台
动态应变测试
可同时进行静态应变测试；
2
西格马应变测试软件V1.0
1套
动态应变测试
可同时进行静态应变测试；
3
阻值在120Ω±0.5的三轴应变花
50个
测应力
耗材
4
阻值在120Ω±0.5的单轴应变片
50个
测应力
耗材
2.振动与噪声的测定
挖掘机工作时的振动和噪音是一种社会危害，需要采取有效措施。
对于液压挖掘机来说，发动机和液压元件与系统是产生振动噪音的主要根源，测试研究工作也大多集中于这两部分的减振和消音。
当然，其他传动机件和行走装置也产生噪音。
2.1振动的测定
机械振动的特性，一般可根据位移、速度和加速度来衡量，根据日本一些挖掘机制造厂和研究单位的推荐，认为振动加速度的极限值不应该超过下表：
测定部位
极限振动加速度
司机座周围
仪表盘、阀类接点
散热器、燃油箱
<1g
<3g
<5g
现场振动测量中，往往是几种振动重合叠加在一起，若无法进行综合测定，则用位移测振仪求低频振动，用加速度测振仪求高频振动，读数容易清楚，易于进行振动分析。
如能进行频率分析仪，更为方便。
1）传感器位置选择
三维振动加速度传感器分别安装在发动机（一个），分动箱（一个），液压系统（根据情况），操作室座椅（一个），操作室地板中部（一个）。
2）测试方法
在进行实验前，首先在各个测点处依次进行打磨→表面清洗，目的是使得传感器与表面全面的贴合。
连接方式有：
磁铁连接，螺钉连接，502胶水连接等。
数据采集：
连接好测量系统。
在测试过程中每个工况数据采集5次以上，每次时间不少于5分钟。
2.2噪声的测定
噪音对人体有害，工程上，通常将噪音分为司机的耳边噪音和离音源有一定距离（一般为30米）的环境噪音两种。
不少国家队不同条件下的最大容许噪音有所规定，如美国规定有各种噪音下的容许工作时间，见下表；
噪音等级dB
每天允许工作时间h
噪音等级dB
每天允许工作时间h
90
92
95
97
100
8
6
4
3
2
102
105
110
115
1.5
1
0.5
0.25或更短
一般来说，环境噪音规定为75dB以下，耳边噪音规定为85dB以下。
液压挖掘机噪音的主要源是发动机，液压系统及元件，常用的噪音测量仪器有声级计、频率分析仪、自动记录仪和磁带记录仪等，其中声级计由于体积小、重量轻、携带方便，不但可以测量声级，而且可以与相应的仪器配套使用，进行频谱分析，在早已测试中得到广泛的应用。
B&K声级计用于测量多种工况下，操作室内的噪声级别，是否对人产生伤害，使操作人员感觉不舒服等。
1）测试准备及试验条件
基本长度L的测定，挖掘机的基本尺寸如图。
机器的中心点定在中心线上，基本长度L的中点。
试验场地：
a）硬反射面；b）砂地面（试验场由粒径小于等于2mm的湿砂构成，最小厚度为0.3m），c）硬反射面与砂的复合地面；
气候条件：
下列情况，不能进行噪声测量：
a）降雨，降雪及冰雹天气；b）地面有积雪时；c）温度低于-10度或高于+35度；d）风速低于8m/s。
挖掘机的噪音是根据挖掘机不工作而发动机运转，挖掘机在恶劣路面上开行和挖掘机进行挖掘机作业等三种情况分别用声级计的传声器放在规定的部位进行测量，测量时，发动机油门和风扇开到最大，测量的部位是司机耳朵附近（分驾驶室门开合驾驶室门关两种情况）和以挖掘机回转中心为中心，测定挖掘机前后左右四方的环境噪音。
必要时还须测试发动机和主泵附近的噪音。
2）传感器的布置
试验用的测量面是一个半球面，半球面的半径由基本长度L确定。
见国标GB/T25614-2010。
位置如图。
驾驶室声压可由声级计测量，测量位置在驾驶员头部位置。
3）测量工况
有以下测量工况：
a）行驶工况；b）定置作业循环工况；c）前两者的组合。
行驶路径由下图表示行驶路径的中心线为x轴，行驶长度为A至B，它等于1.4倍的半球面半径。
前进是A到B，后退反之。
2.3所需设备
序号
名称
数量
用途
型号
备注
1
三维加速度传感器
10个
测量三个方向的加速度
2
PULSE数据采集设备
1套
采集硬件
多通道同时采集；
3
PULSE数据采集
1套
采集软件
4
数据线
12根
连接线
屏蔽性能要好
5
B&K声级计
1
测量声压级
丹麦制造，全球领先
6
B&K传声器
8
测量声压
7
可伸缩支杆
6个
三、结构测试所需资料统计
序号
结构测试资料名称
1
试验结构件总图及关键零件图
2
结构分析报告或计算书
3
材料机械性能测定报告。
包括强度极限，屈服极限和泊松系数等
4
整机装配图
四、工作量估算
人数：
3人，测试人员两人，挖掘机操作手1人
时间：
测完所有工况，需要2周时间。
附件2：
液压部分
说明：
1.本部分包含液压相关测试方法
2.本部分包含测试点的位置选取
3.本部分包括测试设备的选取
一、液压测试目的：
1.检查正常工作下的各项性能
2.检查在精细模式下的各项性能
3.检查动臂与回转操作的匹配性
4.检查动臂提升与斗杆收回的匹配性
5.检查动臂在工作过程中的速度、冲击、背压、吸空等情况
6.检查斗杆在工作过程中的速度、冲击、背压、吸空等情况
7.检查铲斗在工作过程中的速度、冲击、背压、吸空等情况
8.检测行走马达的设定、行走跑偏及各管件处压力损失
9.检测回转马达的设定各管件处压力损失
10.检查整个工作装置的相互协调性
二、测试方法：
1.动臂单动作
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“动臂单动作”工况操作
5、记录泵压力、流量，动臂联A、B口，动臂先导油口以及系统回油压力对时间的曲线，动臂上升时间，动臂下降时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
2.斗杆单动作
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“斗杆单动作”工况操作
5、记录泵压力、流量，斗杆联A、B口，斗杆先导油口以及系统回油压力对时间的曲线，斗杆内收时间，斗杆外摆时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
3.铲斗单动作
1）测试步骤:
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“铲斗单动作”工况操作
5、记录泵压力、流量，铲斗联A、B口，铲斗先导油口以及系统回油压力对时间的曲线，铲斗挖掘时间，铲斗卸载时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
4.行走单动作
1）测试步骤:
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“行走单动作”工况操作
5、记录泵压力、流量，马达A、B口、泄漏油口、行走先导油口以及系统回油压力对时间的曲线，行走20m的速度和跑偏量。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
5.回转单动作
1）测试步骤:
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“行走单动作”工况操作
5、记录泵压力、流量，回转马达A、B口、泄漏油口、补油口、回转先导油口以及系统回油压力对时间的曲线，记录回转的速度。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
6.回转+动臂提升
1）测试步骤:
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“回转+动臂提升”工况操作；
5、记录泵的压力、流量，回转马达A、B口及泄漏油口压力，动臂联A、B口压力，回转先导压力，动臂先导压力，整个过程的时间，铲齿离地面高度H。
1）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
7.动臂提升+斗杆收回
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“动臂提升+斗杆收回”工况操作
5、记录泵的压力、流量，动臂联A、B口压力及流量，斗杆联A、B口压力及流量，动臂先导压力，斗杆先导压力，整个过程的时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
8.平地复合动作
2）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机使油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“平地复合动作”工况操作；
5、记录整个过程中铲齿所划过的轨迹上在地面平地的长度，泵的压力、流量，动臂联A、B口压力及流量，斗杆联A、B口压力及流量，铲斗联A、B口压力及流量，动臂先导压力，斗杆先导压力，铲斗先导压力。
3）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
9.90°回转装车测试
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机将油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“90°回转装车”工况操作；
5、记录燃油消耗量，挖掘斗数，挖掘土方量，泵压力、流量，动臂联A、B口压力，斗杆联A、B口压力，铲斗联A、B口压力，回转马达A、B口压力，各先导的压力，系统回油的压力以及系统的油温。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
10.180°回转装车测试
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机将油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“180°回转装车”工况操作；
5、记录挖掘斗数，挖掘土方量，泵压力、流量，动臂联A、B口压力，斗杆联A、B口压力，铲斗联A、B口压力，回转马达A、B口压力，各先导的压力以及系统回油的压力。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
11.挖沟复合动作
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机将油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“挖沟复合动作”工况操作；
5、记录挖掘一定体积的沟所需要的时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
12.动臂下降+斗杆外摆+铲斗卸载
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机将油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“动臂下降+斗杆外摆”工况操作；
5、记录整个过程的时间。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
13.最大回油背压测试
1）测试步骤：
1、车体放置于平坦水平面；
2、连接测试仪器；
3、操纵整机将油温提升到50±5℃；
4、按《工况说明》中“最大回油背压测试”工况操作；
5、记录泵压力、流量，系统回油压力。
2）各测点位置见附表《液压测试测点位置》。
三、所需设备
1.测试设备：
1）32通道液压测试仪器一套
2）400bar压力传感器十件
3）60bar压力传感器二十件
4）转速仪一件
5）测温计五件
6）500LPM流量计两件
7）100LPM流量计一件
8）各类过度接头
9）卷尺
10）秒表
2.所有测试仪器连接辅件
1）500LPM流量计安装胶管两件
2）500LPM流量计安装接头两组
3）100LPM流量计安装胶管一件
4）100LPM流量计安装接头一组
5）压力传感器连接辅件
四、所需人员及时间
1.需要两名装配工人安装接头等辅件
2.需要一名操作机手
3.约2周/台样机
附件3：
静态测试
说明：
1.本文档包含型式试验相关测试方法
2.本文档包含测试工具；
一、静态测试目的：
1.量化挖机的基本性能
2.为新产品开发提供依据
二、测试方法和所需设备：
1.舒适度测试（操纵杆操作力）
1.1测试方法
准备
1）保持液压油
升级会员 