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龙图腾网获悉广西科技大学申请的专利一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115962875B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211673359.6，技术领域涉及：G01L5/00；该发明授权一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台是由李冰;杨宇恒;黄龙;徐武彬设计研发完成，并于2022-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台在说明书摘要公布了：本发明公开了一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台，应用于工程机械技术领域，包括：铲斗、机械臂装置、测量装置、工作台架和控制装置；所述铲斗与所述机械臂装置铰接，所述机械臂装置固定于所述工作台架上；所述控制装置与所述测量装置电性连接，通过所述测量装置采集的数据构建力平衡方程，经过受力分析得到铲掘阻力。本发明公开提供了一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台，体积较小，可以在实验室室内环境下进行铲掘过程模拟及铲掘阻力测量，使用该试验台进行铲掘阻力解析公式的验证，可以有效降低试验人员的工作强度，提高科研工作的效率，降低研发成本，同时控制简单，响应速度快，节约了制造成本，降低了设备重量，更便于制造。

本发明授权一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台在权利要求书中公布了：1.一种小型反铲挖掘机铲掘阻力测试平台，其特征在于，包括：铲斗、机械臂装置、测量装置、工作台架和控制装置； 所述铲斗与所述机械臂装置铰接，所述机械臂装置固定于所述工作台架上；所述控制装置与所述测量装置电性连接，通过所述测量装置采集的数据构建力平衡方程，经过受力分析得到铲掘阻力； 具体采用四销轴传感器共同测量的方式获取工作过程中铲斗受到的铲掘阻力，具体计算过程是： 铲斗在工作过程中受到铲掘阻力F，铲斗自重G以及两销轴处给予的反力F1及F2的作用，定义铲斗同侧两销轴孔圆心连线方向为x方向，y方向与x方向垂直，由于销轴轴向的铲斗受力通常来源于物料对铲斗两侧的压力，两侧的压力在很大程度上互相抵消，致使该方向的铲斗总受力较小，所以在这里不考虑销轴轴向的铲斗受力；由力的平衡原理可知铲斗的力平衡方程为： ； 式中F1x为K处销轴受到的x方向总力；F1y为K处销轴受到的y方向总力；F2x为Q处销轴受到的x方向总力；F2y为Q处销轴受到的y方向总力；Gx铲斗自重G的x方向分力；Gy铲斗自重G的y方向分力；Fx为铲掘阻力x方向分力；Fy为铲掘阻力y方向分力；由此可计算出铲斗所受到的实时铲掘阻力大小F及方向α为： ； ； 其中铲斗自重G与x方向夹角α3通过铲斗实时位置姿态来计算，具体过程是： 铲斗推杆位移传感器、小臂推杆位移传感器、大臂推杆位移传感器会实时将铲斗电推杆、小臂电推杆、大臂电推杆的长度信息l1、l2、l3通过位移传感器信号处理模块的处理，经数据采集卡传给计算机，计算机通过以下数学方法计算α3： ； 其中： ； 上式中lKQ、lMK、lQN、lMN、lAF、lFB、lAC、lFA、lEF、lFB及∠CAS、∠DFB、∠EFQ、∠NQF、∠GNQ为实验平台工作装置的固定几何尺寸及角度； 其中K处销轴受到的x方向总力F1x由左铲斗斗杆销轴传感器和右铲斗斗杆销轴传感器共同测量获得，具体过程是： 左铲斗斗杆销轴传感器的内孔在x方向纵剖面上贴有应变片Rx1、Rx2、Rx3、Rx4，Rx1与Rx4位于左铲斗斗杆销轴传感器横剖面A-A上，而Rx2与Rx3位于左铲斗斗杆销轴传感器横剖面B-B上，横剖面A-A与横剖面B-B水平距离为L，左铲斗斗杆销轴传感器的x方向受力F1xl与横剖面B-B的距离为l，四个应变片初始参数相等，按全桥方式连接；根据惠斯通电桥原理，得左铲斗斗杆销轴传感器的x方向受力F1xl： ； 上式中E为销轴材料的弹性模量；Wp为销轴材料的抗弯截面系数；K0为应变片的灵敏系数；U1xl0为对左铲斗斗杆销轴传感器的x向电桥输入电压；U1xli为左铲斗斗杆销轴传感器的x向电桥输出电压； 工作过程中，左铲斗斗杆销轴传感器的x方向应变片的输出电压变化会经过销轴传感器信号处理模块的处理，通过数据采集卡传给计算机，计算机由上式计算出左铲斗斗杆销轴传感器的x方向实时受力F1xl； 右铲斗斗杆销轴传感器采用与左铲斗斗杆销轴传感器同样的应变片布局，同理得右铲斗斗杆销轴传感器的x方向实时受力F1xr为： ； 式中U1xr0为对右铲斗斗杆销轴传感器的x向电桥输入电压；U1xri为右铲斗斗杆销轴传感器的x向电桥输出电压； 由以上公式可以算出K处销轴受到的x方向总力F1x为： ； 而K处销轴受到的y方向总力F1y由左铲斗斗杆销轴传感器和右铲斗斗杆销轴传感器测量获得，具体过程是： 左铲斗斗杆销轴传感器的内孔在y方向纵剖面上贴有应变片Ry1、Ry2、Ry3、Ry4，Ry1与Ry4位于左铲斗斗杆销轴传感器横剖面C-C上，而Ry2与Ry3位于左铲斗斗杆销轴传感器横剖面D-D上,横剖面C-C与横剖面D-D水平距离和横剖面A-A与横剖面B-B水平距离相同，为L，采用与F1xl同样的测量计算方法，求出左铲斗斗杆销轴传感器的y方向实时受力F1yl和右铲斗斗杆销轴传感器的y方向实时受力F1yr，再将F1yl和F1yr相加，求得铲斗与铲斗连杆铰接处y方向受力F1y： ； 式中U1yl0为对左铲斗斗杆销轴传感器的y向电桥输入电压；U1yli为左铲斗斗杆销轴传感器的y向电桥输出电压；U1yr0为对右铲斗斗杆销轴传感器的y向电桥输入电压；U1yri为右铲斗斗杆销轴传感器的y向电桥输出电压； 其中Q处销轴受到的x方向总力F2x及Q处销轴受到的y方向总力F2y采用与F1x和F1y同样的测量及计算方法，得实时受力F2x和F2y： ； 式中U2xl0为对左铲斗小臂销轴传感器的x向电桥输入电压；U2xli为左铲斗小臂销轴传感器的x向电桥输出电压；U2xr0为对右铲斗小臂销轴传感器的x向电桥输入电压；U2xri为右铲斗小臂销轴传感器的x向电桥输出电压；U2yl0为对左铲斗小臂销轴传感器的y向电桥输入电压；U2yli为左铲斗小臂销轴传感器的y向电桥输出电压；U2yr0为对右铲斗小臂销轴传感器的y向电桥输入电压；U2yri为右铲斗小臂销轴传感器15.3的y向电桥输出电压； 在获得所有分力及角度实时信息后，计算出铲斗受到的实时铲掘阻力F。

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