一种用于测量作物叶片阻力系数的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于农业机械技术领域，特指一种用于测量作物叶片阻力系数的装置。其是一种在液体中测量作物叶片阻力系数的装置，在砝码重力作用下，作物叶片从静止开始运动，同时，利用高速摄像仪记录作物叶片的运动状态。作物叶片与球头圆杆固定，阻止叶片在下降过程中发生不可控偏转，同时也保证作物叶片的运动轨迹在一条竖直线上，转动球头圆杆，可改变作物叶片与流体运动方向的角度。此外可以改变圆管外部砝码质量，从而改变作物叶片与流体的相对运动速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量作物叶片阻力系数的装置
本专利技术属于农业机械
，特指一种用于测量作物叶片阻力系数的装置。
技术介绍
作物的形貌、密度等特征是指导精准施药的重要参数，但作物形貌、密度等特征都会随作物运动状态的改变而改变，无法对其进行实时的准确探测，继而影响施药的精准性。为了研究作物的运动状态，对作用在作物上阻力的研究是必要的，而阻力系数是定量研究作物叶片所受阻力大小的重要参数。目前已有不同的技术手段来进行阻力系数测量，常用的有漂浮速度实验测量和沉降试验测量等，但都无法很好地应用于阻力系数测量。例如2019年10月25日公开的中国专利CN110376093A，利用上升气流使测试管内填充料悬浮，通过热球式风速仪测量风速。例如2019年08月23日公开的中国专利CN109307648B，通过不同密度的材料拼接的非均匀颗粒在沉降容器内自由沉降实验测量阻力系数，采用高速摄像仪记录沉降过程。例如2016年11月发表的“Onthedragoffreelyfallingnon-sphericalparticles”，通过在沉降柱顶部设置细导管，引导物体在沉降柱中心位置从静止开始自由沉降的实验方法测量自力系数，实验中采用高速摄像仪记录待测物体沉降过程。但实际试验中发现了许多问题，漂浮速度试验台在测量阻力系数时，气流会发生明显的波动，填充料在测试管内会发生偏转，风速仪测量得出的风速值会出现波动，测量结果的稳定性无法保证。而沉降实验中物体在沉降过程中运动轨迹会偏离圆管中心线，同时物体在流体冲击下会发生不可控的偏转，测量精度会受很大影响。因此，为了保证测量精度，本专利技术针对以上问题设计一种用于测量作物叶片阻力系数的装置。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于测量作物叶片阻力系数的装置。其是一种在液体中测量作物叶片阻力系数的装置，在砝码重力作用下，作物叶片从静止开始运动，同时，利用高速摄像仪记录作物叶片的运动状态。作物叶片与球头圆杆固定，阻止叶片在下降过程中发生不可控偏转，同时也保证作物叶片的运动轨迹在一条竖直线上，转动球头圆杆，可改变作物叶片与流体运动方向的角度。此外可以改变圆管外部砝码质量，从而改变作物叶片与流体的相对运动速度。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于：包括砝码、绳索、运动机构、外部支撑机构、多个滑轮机构和高速摄像仪；所述运动机构由第一活节螺栓、第二活节螺栓、上连接机构、紧定螺钉、拉力传感器、下连接体、轴连接件、直线轴承和待测作物叶片组成；上连接机构通过拉力传感器与下连接体连接，下连接体通过轴连接件与直线轴承固定，直线轴承紧密地套在导向杆上，上连接机构顶端安装有第一活节螺栓，下连接体底端安装有第二活节螺栓，第一活节螺栓和第二活节螺栓分别用于固定牵引绳和导向绳。所述多个滑轮机构包括四个单滑轮机构、一个双滑轮机构和一个线轮机构；第一单滑轮机构位于第一活节螺栓正上方，第一单滑轮机构安装在垫块上，垫块固定于横板上，双滑轮机构中的第二滑轮与第一单滑轮机构的滑轮水平对齐，牵引绳一端系于线轮机构的线轮上，另一端依次通过双滑轮机构中的第二滑轮、第一单滑轮机构与第一活节螺栓连接；第四单滑轮机构置于第二活节螺栓正下方，第三单滑轮机构设置在第四单滑轮机构左方，第三单滑轮机构和第四单滑轮机构通过螺栓固定在圆管塞上表面上，第二单滑轮机构置于第三单滑轮机构正上方，通过螺栓与横板固定，双滑轮机构中第一滑轮与第二单滑轮机构中的滑轮水平对齐，导向绳一端与砝码固定，另一端依次通过双滑轮机构中第一滑轮、第二单滑轮机构、第三单滑轮机构和第四单滑轮机构与第二活节螺栓连接。所述外部支撑机构包括圆管支撑机构和滑轮支撑机构两部分，所述圆管支撑机构由圆管塞、圆管支撑架，三通阀门组成，圆管塞底端放于地面，圆管塞顶端通过螺纹与圆管紧密连接；圆管支撑架四边形端放置于地面，顶端内侧与圆管结合；所述滑轮支撑机构由滑轮固定架和横板组成，滑轮固定架底端与圆管支撑架通过螺栓固定，滑轮固定架顶端通过螺栓与横板连接，横板另一端与带螺纹的导向杆通过螺母固定。在上述方案的基础上，所述圆管为透明塑料管，圆管外壁刻有长度尺寸数据；所述高速摄像仪位于圆管一侧，高速摄像仪的观察区域在圆管顶部以下1300mm至2300mm之间。在上述方案的基础上，所述砝码设置在圆管外部，更换砝码质量能够改变待测作物叶片与管内液体的相对速度。在上述方案的基础上，所述上连接机构由上连接体、下球壳、上球壳和球头圆杆组成，待测作物叶片固定在球头圆杆末端，球头圆杆可在下球壳和上球壳组成的球室内转动，在达到预设角度，拧紧紧定螺钉使待测作物叶片的位置相对固定。在上述方案的基础上，所述的运动机构的组成部件是可变的，拉力传感器，在无砝码、无待测作物叶片状态下，能够测出系统摩擦力，其值为定值，将其视为系统固定参数；待测得系统摩擦力后，将运动机构中的拉力传感器和下连接体移除，将上连接机构与轴连接件固定，第一、第二活节螺栓安装在上连接机构两端，构成新的运动机构，以减轻运动机构因体积和质量对作物叶片运动的影响。在上述方案的基础上，所述双滑轮机构设有第一滑轮与第二滑轮，第二滑轮安装高于第一滑轮，避免导向绳与牵引绳缠绕，双滑轮支架底部设有长方形孔槽。在上述方案的基础上，所述圆管塞底端设有四根圆柱形支撑柱，支撑柱平放于地面上，圆管塞圆心安装有进出液体三通阀门，圆管塞设有导向杆安装孔。在上述方案的基础上，所述滑轮固定架底部外侧形状与圆管支撑架顶端相同，是六边形的一角，滑轮固定架底部内侧是与圆管外壁相配合的圆弧状，滑轮固定架上部侧面设有长方形孔槽，与双滑轮机构支撑架底板开设的长方形孔槽对应，作用是使牵引绳和导向绳通过孔槽与相应机构相连。采用上述技术方案，包括以下有益效果：本专利技术所提供的阻力系数测量装置，结构设计合理，测量精度高，操作简单方便。该装置能够自由改变作物叶片与液体的相对位置，能够通过改变砝码质量改变作物叶片与液体的相对运动速度；装置系统摩擦力可以通过拉力传感器测量确定为固定系统参数值，充分提高装置的测量精度。附图说明图1是本专利技术所涉及一种用于测量作物叶片阻力系数的装置结构示意图；图2是运动机构结构示意图(下)和新运动机构示意图(上)；图3是上连接机构剖面图；图4是双滑轮机构结构示意图和剖面图；图5是双滑轮机构支撑架示意图；图6是线轮机构结构示意图和剖面图；图7是外部支撑机构结构示意图；图8是圆管支撑架结构示意图；图9是滑轮固定架结构示意图；图10是圆管塞结构示意图；图中，1、第一单滑轮机构；2、垫块；3、第二单滑轮机构；4、横板；5、滑轮固定架；6、双滑轮机构；61、第一滑轮；62、第二滑轮；63、螺母；64、轴承；65、轴心螺栓；66、双滑轮机构支架；7、线轮机构；71、线轮；72、螺栓；73、线轮支撑板；74、轴承；75、垫圈；76、螺母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述装置包括砝码、绳索、运动机构、外部支撑机构、多个滑轮机构和高速摄像仪；/n所述运动机构由第一活节螺栓、第二活节螺栓、上连接机构、紧定螺钉、拉力传感器、下连接体、轴连接件、直线轴承和待测作物叶片组成；上连接机构通过拉力传感器与下连接体连接，下连接体通过轴连接件与直线轴承固定，直线轴承紧密地套在导向杆上，上连接机构顶端安装有第一活节螺栓，下连接体底端安装有第二活节螺栓，第一活节螺栓和第二活节螺栓分别用于固定牵引绳和导向绳；/n所述多个滑轮机构包括四个单滑轮机构、一个双滑轮机构和一个线轮机构；第一单滑轮机构位于第一活节螺栓正上方，第一单滑轮机构安装在垫块上，垫块固定于横板上，双滑轮机构中的第二滑轮与第一单滑轮机构的滑轮水平对齐，牵引绳一端系于线轮机构的线轮上，另一端依次通过双滑轮机构中的第二滑轮、第一单滑轮机构与第一活节螺栓连接；第四单滑轮机构置于第二活节螺栓正下方，第三单滑轮机构设置在第四单滑轮机构左方，第三单滑轮机构和第四单滑轮机构通过螺栓固定在圆管塞上表面上，第二单滑轮机构置于第三单滑轮机构正上方，通过螺栓与横板固定，双滑轮机构中第一滑轮与第二单滑轮机构中的滑轮水平对齐，导向绳一端与砝码固定，另一端依次通过双滑轮机构中第一滑轮、第二单滑轮机构、第三单滑轮机构和第四单滑轮机构与第二活节螺栓连接；/n所述外部支撑机构包括圆管支撑机构和滑轮支撑机构两部分，所述圆管支撑机构由圆管塞、圆管支撑架，三通阀门组成，圆管塞底端放于地面，圆管塞顶端通过螺纹与圆管紧密连接；圆管支撑架四边形端放置于地面，顶端内侧与圆管结合；所述滑轮支撑机构由滑轮固定架和横板组成，滑轮固定架底端与圆管支撑架通过螺栓固定，滑轮固定架顶端通过螺栓与横板连接，横板另一端与带螺纹的导向杆通过螺母固定。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述装置包括砝码、绳索、运动机构、外部支撑机构、多个滑轮机构和高速摄像仪；
所述运动机构由第一活节螺栓、第二活节螺栓、上连接机构、紧定螺钉、拉力传感器、下连接体、轴连接件、直线轴承和待测作物叶片组成；上连接机构通过拉力传感器与下连接体连接，下连接体通过轴连接件与直线轴承固定，直线轴承紧密地套在导向杆上，上连接机构顶端安装有第一活节螺栓，下连接体底端安装有第二活节螺栓，第一活节螺栓和第二活节螺栓分别用于固定牵引绳和导向绳；
所述多个滑轮机构包括四个单滑轮机构、一个双滑轮机构和一个线轮机构；第一单滑轮机构位于第一活节螺栓正上方，第一单滑轮机构安装在垫块上，垫块固定于横板上，双滑轮机构中的第二滑轮与第一单滑轮机构的滑轮水平对齐，牵引绳一端系于线轮机构的线轮上，另一端依次通过双滑轮机构中的第二滑轮、第一单滑轮机构与第一活节螺栓连接；第四单滑轮机构置于第二活节螺栓正下方，第三单滑轮机构设置在第四单滑轮机构左方，第三单滑轮机构和第四单滑轮机构通过螺栓固定在圆管塞上表面上，第二单滑轮机构置于第三单滑轮机构正上方，通过螺栓与横板固定，双滑轮机构中第一滑轮与第二单滑轮机构中的滑轮水平对齐，导向绳一端与砝码固定，另一端依次通过双滑轮机构中第一滑轮、第二单滑轮机构、第三单滑轮机构和第四单滑轮机构与第二活节螺栓连接；
所述外部支撑机构包括圆管支撑机构和滑轮支撑机构两部分，所述圆管支撑机构由圆管塞、圆管支撑架，三通阀门组成，圆管塞底端放于地面，圆管塞顶端通过螺纹与圆管紧密连接；圆管支撑架四边形端放置于地面，顶端内侧与圆管结合；所述滑轮支撑机构由滑轮固定架和横板组成，滑轮固定架底端与圆管支撑架通过螺栓固定，滑轮固定架顶端通过螺栓与横板连接，横板另一端与带螺纹的导向杆通过螺母固定。


2.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述圆管为透明塑料管，圆管外壁刻有长度尺寸数据；所述高速摄像仪位于圆管一侧，高速摄像仪的观察区域在圆管顶部以下1300mm至2300mm之间。


3.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述砝码设置在圆管外部，更换砝码质量能够改变待测作物叶片与管内液体的相对速度。


4.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述上连接机构由上连接体、下球壳、上球壳和球头圆杆组成，待测作物叶片固定在球头圆杆末端，球头圆杆可在下球壳和上球壳组成的球室内转动，在达到预设角度，拧紧紧定螺钉使待测作物叶片的位置相对固定。


5.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述的运动机构的组成部件可变的，拉力传感器，在无砝码、无待测作物叶片状态下，能够测出系统摩擦力，其值为定值，将其视为系统固定参数；待测得系统摩擦力后，将运动机构中的拉力传感器和下连接体移除，将上连接机构与轴连接件固定，第一、第二活节螺栓安装在上连接机构两端，构成新的运动机构，以减轻运动机构因体积和质量对作物叶片运动的影响。


6.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述双滑轮机构设有第一滑轮与第二滑轮，第二滑轮安装高于第一滑轮，避免导向绳与牵引绳缠绕，双滑轮支架底部设有长方形孔槽。


7.如权利要求1所述的一种用于测量作物叶片阻力系数的装置，其特征在于，所述圆管塞底端设有四根圆柱形支撑柱，支撑柱平放于地面上，圆管塞圆心安装有进出液体三通阀门，圆管塞设...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱白晶，苏春雷，赵浩然，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32