本实用新型专利技术公开了一种机具‑土壤作用力检测装置，该装置土槽、牵引总成、控制总成、数据采集总成，牵引总成通过轨道轮置于土槽的轨道上，通过在土槽填入测试要求类型的土壤并预处理能够模拟旱田作业条件，通过改变土槽中水田土壤类型、含水量、表层水深和静置时间等能够模拟各种水田环境条件，利用控制总成控制牵引总成速度无级调节与前进、后退，利用数据采集总成同步记录机具‑土壤作用力、机具前进速度、牵引扭矩，装置结构紧凑，工作过程自动控制，测试精度高，满足农业机械及其动力源关键部件与土壤间作用阻力测定的要求，也可用于机具性能检测试验。
【技术实现步骤摘要】
一种机具-土壤作用力检测装置
本技术属于农业机械领域，涉及一种机具-土壤作用力在不同工况下检测的土槽试验检测装置。
技术介绍
农业机械及其动力装置与土壤间相互作用关系十分复杂，其研究一直是相关机具设计、优化的基础，目前研究方法主要是田间试验和实验室土槽试验。由田间试验时，土壤条件不均一且难以精确确定，土地不平整，试验参数可调性差，在机具-土壤作用力测定方面应用较少；传统的实验室土槽试验装置基本均是以机具旱地作业性能为目标进行设计的，装置基本在坑道内进行，所用工作介质为沙土且更换困难，而水田环境由于土壤含水量、土壤中粘粒含量、表层水深不同时机具-土壤作用力差异极大，传统实验室土槽试验不能对复杂的水田条件进行模拟，不能进行水田条件下的机具-土壤作用力、作用机理等相关检测试验；传统实验室土槽其牵引系统结构庞大、复杂，所测试机具-土壤作用力通过牵引装置驱动力矩、牵引装置自身的工作阻力换算获得，随着牵引负荷不同、牵引装置自身载荷不同其工作阻力不同，因而所测的机具-土壤作用力误差大，同时机具的前进速度通过牵引装置驱动轮转速计算获得，而驱动轮因牵引力、负载不同存在不同程度的滑转，因此机具的前进速度测试值也有较大的误差，而机具-土壤作用力是机具作业速度、土壤条件综合作用的结果，显然当前传统实验室土槽不能完成相关检测试验。因此，特别需要一种能够方便模拟多种旱地与水田作业条件、精确测定机具与土壤作用力、机具作业速度的检测试验装置，也可用于机具的作业性检测，为不同工况下机具-土壤作用力测定、机具作业性能检测提供检测平台。
技术实现思路
本技术的目的克服传统土槽试验台机具-土壤作用力、机具前进速度测试精度低，且仅能用于旱地土壤作业机具作业性能测试，不能模拟复杂、可调的水田土壤作业条件，不能用于不同水田工况下机具-土壤作用力、作业性能指标测定等缺点，本技术提供一种机具-土壤作用力检测装置，通过在土槽填入测试要求类型的土壤并进行预处理达到旱田机具-土壤作用力测试田间条件，通过在土槽填入测试要求类型的土壤并进行预处理、充水以模拟不同含水量、表层水深等水田作业条件，对机具-土壤作用力、机具前进速度直接测定并同步记录，为不同旱地、水田工况时机具-土壤作用力测定、机具作业性能检测提供检测装置。本技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种机具-土壤作用力检测装置，其包括土槽、牵引总成、控制总成、数据采集总成；土槽包括基座、槽箱、轨道、内槽、泄水管、阀门、纵底梁、缓冲块、限位桩、等高检测管，多支基座横向均布固定于地面，各基座上表面在同一水平面上，槽箱为矩形框架，槽箱底部固定在多支基座上，多支纵底梁纵向固定在基座上表面并在槽箱内均匀分布；两支轨道沿槽箱纵向平行固定在槽箱上；内槽固定在槽箱内；泄水管垂直穿过槽箱一侧并固定在内槽侧壁，泄水管一端与内槽内部相连通；阀门安装在泄水管另一端；多支等高检测管均匀垂直固定在内槽一侧内壁，等高检测管为具有刻度的透明管，各等高检测管的刻度上限在同一水平面上，等高检测管的下端通过三通与同一条胶管相连通；在槽箱端部四角上部均固定有限位桩，限位桩内侧固定有缓冲块；牵引总成包括缓冲块、手轮、横梁、电磁制动器、左端梁、电动机、下梁、右端梁、导轨、牵引梁、升降块、丝杆机构，左端梁、右端梁均通过主动轨道轮、从动轨道轮纵向分别置于两支轨道上，左端梁、右端梁与轨道形成滚动配合；横梁两端固定在左端梁、右端梁上部，下梁两端与左端梁、右端梁前部侧面固定连接，左端梁、右端梁、横梁、下梁形成刚性固定结构；电动机、扭矩传感器固定在下梁上，两个电动机动力输出轴各自与一只扭矩传感器输入轴通过联轴器连接，两只扭矩传感器分别与左端梁的减速器动力输入轴、右端梁的减速器动力输入轴通过联轴器连接；两只电磁制动器分别固定在左端梁、右端梁后端侧部用于对两个从动轨道轮进行制动；两支导轨分别固定在牵引总成后部横梁两端部下方，牵引梁两端深入导轨，牵引梁与导轨构成移动副；升降块套装在牵引梁上，丝杆机构丝杆的下端与升降块连接构成螺旋副，丝杆机构上部螺母固定在横梁上，手轮固定在丝杆机构丝杆的顶端；左端梁、右端梁的两端均固定有缓冲块；控制总成包括限位反射板、控制器、光电传感器、变频调速器，四只限位反射板固定在槽箱端部的两侧；控制器安装在牵引总成上并与光电传感器、电磁制动器、电动机相连，四只光电传感器分别安装在左端梁、右端梁两端的外侧部；变频调速器安装在控制箱内并与电动机相连；数据采集总成包括数据采集器、激光测速传感器、测速反射板、扭矩传感器、拉力传感器，拉力传感器一端与升降块通过钢丝绳连接，拉力传感器另一端通过钢丝绳连接待检测机具；激光测速传感器固定在牵引总成前部的横梁上，测速反射板固定在槽箱的端部；数据采集器固定在横梁上并与拉力传感器、激光测速传感器和扭矩传感器相连。基于上述方案，本技术还提供了如下的若干优选方式：所述的内槽外形尺寸与槽箱内部尺寸一致，内槽紧贴槽箱内壁固定。所述的泄水管有3支，且泄水管的进水口距内槽底面高度不同。所述的左端梁包括端梁箱、主动轴、主动轨道轮、驱动齿轮、输出齿轮、从动轴、从动轨道轮、减速器，驱动齿轮与主动轨道轮同轴固定，主动轨道轮固定在主动轴上，主动轴通过轴承座固定在端梁箱前部；减速器固定在端梁箱前端内部，减速器的输入轴穿过端梁箱内侧与扭矩传感器通过联轴器连接；输出齿轮固定在减速器的输出轴上，输出齿轮与驱动齿轮构成齿轮传动；从动轨道轮固定在从动轴上，从动轴通过轴承安装在端梁箱后部，从动轴一端穿过端梁箱内侧与电磁制动器的转轮固定连接；左端梁与右端梁为对称结构；电动机、扭矩传感器、右端梁依次通过联轴器连接。所述的减速器包括箱底、输入齿轮、输入轴、中间齿轮、输出轴、箱盖，箱底与箱盖固定连接构成减速器的箱体，输入齿轮固定在输入轴上，输入轴通过轴承安装在箱体中，中间齿轮固定在输出轴上，输出轴通过轴承安装在箱体中，输入轴与输出轴平行，输入齿轮与中间齿轮构成齿轮传动。所述的测速反射板位于激光测速传感器的激光发射路径上，且板面与激光传输方向垂直，测速反射板与激光测速传感器构成一个用于牵引总成行驶速度的测量组件。本技术具有的有益效果是：通过在土槽填入测试要求类型的土壤并进行预处理模拟旱田环境条件，通过改变水田土槽中土壤类型、土壤饱和含水量、表层水深和静置时间等模拟各种水田环境条件，通过牵引装置与机具间的力传感器直接测定机具-土壤作用力，利用激光测距原理实时测定机具的前进速度，测量精度高，机具牵引速度无级可调且与机具-土壤作用力同步记录，装置结构紧凑，工作过程自动控制，满足农业机械及其动力源关键部件与土壤间作用阻力测定的要求，也可用于机具性能检测试验。附图说明图1是机具-土壤作用力检测装置的轴测图；图2是机具-土壤作用力检测装置牵引总成的俯剖视图；图3是机具-土壤作用力检测装置减速器的剖视图；图4是机具-土壤作用力检测装置控制总成的控制电路图；图5是机具-土壤作用力检测装置数据采集总成的组成框图；图中：基座1、槽箱2、轨道3、内槽4、泄水管5、阀门6、纵底梁7、限位反射板8、缓冲块9、限位桩10、等高检测管11、手轮12、横梁13、电磁制动器14、左端梁15、端梁箱15-1、主动轴15-2、主动轨道轮15-3、驱动齿轮15-4、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种机具‑土壤作用力检测装置，其特征在于包括土槽、牵引总成、控制总成、数据采集总成；土槽包括基座(1)、槽箱(2)、轨道(3)、内槽(4)、泄水管(5)、阀门(6)、纵底梁(7)、缓冲块(9)、限位桩(10)、等高检测管(11)，多支基座(1)横向均布固定于地面，各基座(1)上表面在同一水平面上，槽箱(2)为矩形框架，槽箱(2)底部固定在多支基座(1)上，多支纵底梁(7)纵向固定在基座(1)上表面并在槽箱(2)内均匀分布；两支轨道(3)沿槽箱(2)纵向平行固定在槽箱(2)上；内槽(4)固定在槽箱(2)内；泄水管(5)垂直穿过槽箱(2)一侧并固定在内槽(4)侧壁，泄水管(5)一端与内槽(4)内部相连通；阀门(6)安装在泄水管(5)另一端；多支等高检测管(11)均匀垂直固定在内槽(4)一侧内壁，等高检测管(11)为具有刻度的透明管，各等高检测管(11)的刻度上限在同一水平面上，等高检测管的下端通过三通与同一条胶管相连通；在槽箱(2)端部四角上部均固定有限位桩(10)，限位桩(10)内侧固定有缓冲块(9)；牵引总成包括缓冲块(9)、手轮(12)、横梁(13)、电磁制动器(14)、左端梁(15)、电动机(17)、下梁(21)、右端梁(22)、导轨(23)、牵引梁(24)、升降块(25)、丝杆机构(26)，左端梁(15)、右端梁(22)均通过主动轨道轮(15‑3)、从动轨道轮(15‑7)纵向分别置于两支轨道(3)上，左端梁(15)、右端梁(22)与轨道(3)形成滚动配合；横梁(13)两端固定在左端梁(15)、右端梁(22)上部，下梁(21)两端与左端梁(15)、右端梁(22)前部侧面固定连接，左端梁(15)、右端梁(22)、横梁(13)、下梁(21)形成刚性固定结构；电动机(17)、扭矩传感器(27)固定在下梁(21)上，两个电动机(17)动力输出轴各自与一只扭矩传感器(27)输入轴通过联轴器连接，两只扭矩传感器(27)分别与左端梁(15)的减速器(29)动力输入轴、右端梁(22)的减速器(29)动力输入轴通过联轴器连接；两只电磁制动器(14)分别固定在左端梁(15)、右端梁(22)后端侧部用于对两个从动轨道轮(15‑7)进行制动；两支导轨(23)分别固定在牵引总成后部横梁(13)两端部下方，牵引梁(24)两端深入导轨(23)，牵引梁(24)与导轨(23)构成移动副；升降块(25)套装在牵引梁(24)上，丝杆机构(26)丝杆的下端与升降块(25)连接构成螺旋副，丝杆机构(26)上部螺母固定在横梁(13)上，手轮(12)固定在丝杆机构(26)丝杆的顶端；左端梁(15)、右端梁(22)的两端均固定有缓冲块(9)；控制总成包括限位反射板(8)、控制器(16)、光电传感器(20)、变频调速器，四只限位反射板(8)固定在槽箱(2)端部的两侧；控制器(16)安装在牵引总成上并与光电传感器(20)、电磁制动器(14)、电动机(17)相连，四只光电传感器(20)分别安装在左端梁(15)、右端梁(22)两端的外侧部；变频调速器安装在控制箱内并与电动机(17)相连；数据采集总成包括数据采集器(30)、激光测速传感器(18)、测速反射板(19)、扭矩传感器(27)、拉力传感器(28)，拉力传感器(28)一端与升降块(25)通过钢丝绳连接，拉力传感器(28)另一端通过钢丝绳连接待检测机具；激光测速传感器(18)固定在牵引总成前部的横梁(13)上，测速反射板(19)固定在槽箱(2)的端部；数据采集器(30)固定在横梁(13)上并与拉力传感器(28)、激光测速传感器(18)和扭矩传感器(27)相连。...
【技术特征摘要】
1.一种机具-土壤作用力检测装置，其特征在于包括土槽、牵引总成、控制总成、数据采集总成；土槽包括基座(1)、槽箱(2)、轨道(3)、内槽(4)、泄水管(5)、阀门(6)、纵底梁(7)、缓冲块(9)、限位桩(10)、等高检测管(11)，多支基座(1)横向均布固定于地面，各基座(1)上表面在同一水平面上，槽箱(2)为矩形框架，槽箱(2)底部固定在多支基座(1)上，多支纵底梁(7)纵向固定在基座(1)上表面并在槽箱(2)内均匀分布；两支轨道(3)沿槽箱(2)纵向平行固定在槽箱(2)上；内槽(4)固定在槽箱(2)内；泄水管(5)垂直穿过槽箱(2)一侧并固定在内槽(4)侧壁，泄水管(5)一端与内槽(4)内部相连通；阀门(6)安装在泄水管(5)另一端；多支等高检测管(11)均匀垂直固定在内槽(4)一侧内壁，等高检测管(11)为具有刻度的透明管，各等高检测管(11)的刻度上限在同一水平面上，等高检测管的下端通过三通与同一条胶管相连通；在槽箱(2)端部四角上部均固定有限位桩(10)，限位桩(10)内侧固定有缓冲块(9)；牵引总成包括缓冲块(9)、手轮(12)、横梁(13)、电磁制动器(14)、左端梁(15)、电动机(17)、下梁(21)、右端梁(22)、导轨(23)、牵引梁(24)、升降块(25)、丝杆机构(26)，左端梁(15)、右端梁(22)均通过主动轨道轮(15-3)、从动轨道轮(15-7)纵向分别置于两支轨道(3)上，左端梁(15)、右端梁(22)与轨道(3)形成滚动配合；横梁(13)两端固定在左端梁(15)、右端梁(22)上部，下梁(21)两端与左端梁(15)、右端梁(22)前部侧面固定连接，左端梁(15)、右端梁(22)、横梁(13)、下梁(21)形成刚性固定结构；电动机(17)、扭矩传感器(27)固定在下梁(21)上，两个电动机(17)动力输出轴各自与一只扭矩传感器(27)输入轴通过联轴器连接，两只扭矩传感器(27)分别与左端梁(15)的减速器(29)动力输入轴、右端梁(22)的减速器(29)动力输入轴通过联轴器连接；两只电磁制动器(14)分别固定在左端梁(15)、右端梁(22)后端侧部用于对两个从动轨道轮(15-7)进行制动；两支导轨(23)分别固定在牵引总成后部横梁(13)两端部下方，牵引梁(24)两端深入导轨(23)，牵引梁(24)与导轨(23)构成移动副；升降块(25)套装在牵引梁(24)上，丝杆机构(26)丝杆的下端与升降块(25)连接构成螺旋副，丝杆机构(26)上部螺母固定在横梁(13)上，手轮(12)固定在丝杆机构(26)丝杆的顶端；左端梁(15)、右端梁(22)的两端均固定有缓冲块(9)；控制总成包括限位反射板(8)、控制器(16)、光电传感器(20)、变频调速器，四只限位反射板(8)固定在槽箱(2)端部的两侧；控制器(16)安装在牵引总成上并与光电传感器(20)、电磁制动器(14)、电动机(17)相连，四只光电传感器(20)分别安装在左端梁(15)、右端梁(22...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝一枫，曹明，王永维，王俊，何焯亮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33
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