一种播种机仿形限深轮接地压力检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种播种机行单元仿形限深轮接地压力检测装置，在播种机行单元播深调节组件的调节臂轴孔中安装销轴式二维径向力传感器，使传感器与调节臂固联或使传感器与行单元机架固联。传感器能同时测量互相正交的两个方向的径向力，经换模型换算得到限深轮接地压力的大小。本发明专利技术的销轴式二维径向力应变传感器，在传感器的左、右两贴片区各敷设粘贴4只单轴应变片；应变片在圆周面上间隔90度均匀分布，8只应变片的纵轴线与销轴传感器轴线成45度角排布；每4只应变片有序连接组成2个全桥测量电路；R1

【技术实现步骤摘要】
一种播种机仿形限深轮接地压力检测装置


[0001]本专利技术涉及农业机械
，具体涉及一种播种机行单元仿形限深轮接地压力检测方法及检测传感装置。

技术介绍

[0002]播种是农业生产中的重要环节，开沟和播深的一致性和稳定性是作业质量的重要指标。稳定一致的播种深度，可以保障苗齐、苗匀和苗壮，有利于作物后期田间管理、产量和品质提升。研究和试验都表明开沟和播深的一致性和稳定性取决于行单元对地下压力(接地压力)的一致性和稳定性，尤其行单元上的仿形限深轮对地下压力对播深稳定一致性起着决定性作用。因此实时检测并控制限深轮对地下压力是国内外播种机技术的发展方向。有关仿形限深轮接地压力检测技术和方法国内外已有一些专利文献呈现，一般采用在播种机行单元的播深调节臂上安装单向销轴传感器或在播深调节臂的限深块上安装单向压力传感器，这种测量方法需根据限深轮支臂和播深调节臂间的结构特征和几何关系或经传感系统实物标定才能换算得到限深轮对地下压力，但不同的播深挡位对应不同的换算关系，因此，这种方法还需获取播深调节挡位信息才能进行正确的换算。为此，出现了在上述单向力传感器外，另外附加1只角度传感器，通过角度传感器检测限深轮支臂或播深调节臂转角来反映播深挡位的变化，然后再通过推得的预测模型换算得到仿形限深轮接地压力。

技术实现思路

[0003]本专利技术给出了另外一种仿形限深轮接地压力检测技术方案，并配套设计了一种销轴式二维径向力传感器，它能感测播深调节臂所受的相互正交的两个方向的分力(矢量大小和方向)，并能同时得到播深调节的挡位，再经预先标定试验确定的力学关系模型，换算给出较准确的仿形限深轮对地压力。这种方法只用1只二维径向力传感，不必另外附加角度传感器，更简单、易行。
[0004]本专利技术的技术方案如图1至8所示。
[0005]检测原理如图1至5，在播种机行单元机架上分别安装有仿形限深轮组件和播深调节组件；仿形限深轮安装于轮支臂下端，轮支臂上端铰接安装于行单元机架上；播深调节臂上部为调节臂手柄，用于调节播深，播深调节臂中部开有销孔以便穿入销轴传感器，播深调节臂下端固接有调节臂挡块；播深调节臂上端的调节手柄可调节卡入行单元机架上的不同播深挡位的卡槽中；播深调节臂下端的挡块能限制轮支臂上摆从而限制仿形限深轮上移，进而调节和限制了开沟深度。
[0006]研究和试验都证明播种作业中仿形限深轮的下压力会影响开沟深度；仿形限深轮对地表的压力与地面对仿形限深轮的力互为作用力和反作用力；地面对仿形限深轮的作用力通过轮轴传递给限深轮支臂、调节臂挡块、播深调节臂和销轴传感器上，力学模型如图3所示；在图3中，AC代表仿形限深轮的轮支臂，A点代表轮轴，其上作用有来自仿形限深轮传递来的力Q
’
，C点为轮支臂与行单元机架的铰接点；BE为播深调节臂组件，B点为调节臂挡块
抵在限深轮支臂上的接触点，其上有作用力和反作用力F
B
和F
B
’
，分别作用在播深调节臂和轮支臂上；D点为调节臂轴孔和销轴传感器铰接点，地面对仿形限深轮的反作用力通过A，B点传递到D点的销轴传感器，销轴传感器的力可分解为两个正交力F
D1
和F
D2
；E点为播深调节臂调节手柄与行单元机架上的播深挡位卡口的接触点，通过卡入到不同播深挡位的卡槽调节播深；经理论分析和试验验证已证明销轴传感器D处正交的两个力F
D1
和F
D2
与Q
’
以及播深调节臂所调深度挡位间有确定的函数关系为式中l
ED
、l
BE
、l
AC
和l
BC
为调节臂70和轮支臂52各段长度，β为轮支臂52与水平方向夹角，由此可以通过获取F
D1
和F
D2
的大小确定接地压力Q
’
的大小，通过F
D1
和F
D2
比值能确定播深调节臂所处深度挡位。因此，不用附加角度传感器就能估算得到仿形限深轮对地下压力Q
’
。基于上述原理和分析，本专利技术技术方案为用轴销式二维径向力传感器检测D点的两个正交力F
D1
和F
D
，依据理论分析和预先标定所得的力学关系模型换算即可得到仿形限深轮对地下压力。
[0007]本专利技术的接地压力检测装置是在播种机行单元播深调节组件的调节臂轴孔中安装1只销轴式二维径向力传感器；使传感器与调节臂固联或使传感器与行单元机架固联；传感器能同时测量互相正交的两个方向的径向力，而得到播深调节的挡位和接地压力的大小。在二维径向力传感器靠近两端处有左贴片区和右贴片区，两个贴片区为缩颈区，其轴径较两端细，以便贴片和保护；在传感器左端的销轴头外缘上开有1个定位缺口，传感器中部径向开有1个定位销孔；在传感器表面间隔180度沿轴向开有2条引线槽；传感器轴头内开有接线腔，接线腔内开有2个引线孔,引线孔与2条引线槽贯通，以便把应变片测量电路引线引出至销轴传感器轴头的接线腔内。所述的二维径向力传感器的左、右两贴片区各敷设粘贴4只单轴应变片；其中R1～R4粘贴于左贴片区表面上，R5～R8粘贴于右贴片区表面上；每个贴片区上的4个应变片在圆周面上间隔90度均匀分布，两两对称于销轴传感器中轴线，其中R1和R3对称，R5和R7对称，R2和R4对称，R6和R8对称，且R1和R5与销轴头外缘上的缺口圆周方位角对齐；布片方案是在左、右两贴片区上粘贴的8个应变片的纵轴线均与销轴轴线成45度角排布。所述的二维径向力传感器8只单轴应变片分成2组，每4只一组，有序连接组成2个全桥测量电路；其中左贴片区上的R1、R3和右贴片区的R5、R7四只应变片按R1
‑
R5
‑
R3
‑
R7的顺序连接组成X方向径向分力的全桥测量电路A1；左贴片区的R2、R4和右贴片区的R6、R8四只应变片按R2
‑
R6
‑
R4
‑
R8的顺序连接组成Y方向径向分力的全桥测量电路A2。
附图说明
[0008]图1播种机行单元总体结构图；
[0009]图2播深调控装置结构图(裁掉了开沟器4和仿形限深轮50)；
[0010]图3仿形限深轮接地压力检测力学原理图
[0011]图4销轴传感器与播深调节臂固联方式图
[0012]图5销轴传感器与行单元机架固联方式图
[0013]图6销轴传感器结构及应变片布置主视图及左视图
[0014]图7销轴传感器结构及应变片布置俯视图及左视图
[0015]图8应变片接桥电路图，给出了应变片的连接顺序关系；
[0016]图1～5中标记：1
‑
播种机主梁；2
‑
破茬刀；3
‑
清秸轮；4
‑
开沟器；5
‑
仿形限深轮组件(50
‑
仿形限深轮，51
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种播种机仿形限深轮接地压力检测装置，其特征是：在播种机行单元播深调节组件的调节臂轴孔中安装1只销轴式二维径向力传感器；使传感器与调节臂固联或使传感器与行单元机架固联；传感器能同时测量互相正交的两个方向的径向力，而得到播深调节的挡位和接地压力的大小。2.根据权利要求1所述的播种机仿形限深轮接地压力检测装置，其特征是：所述的接地压力检测装置是1只销轴式二维径向力传感器，它可以同时测量互相正交的两个方向的径向力；在传感器靠近两端处有左贴片区和右贴片区，两个贴片区为缩颈区，其轴径较两端细，以便贴片和保护；在传感器左端的销轴头外缘上开有1个定位缺口，传感器中部径向开有1个定位销孔；在传感器表面间隔180度沿轴向开有2条引线槽；传感器轴头内开有接线腔，接线腔内开有2个引线孔,引线孔与2条引线槽贯通，以便把应变片测量电路引线引出至销轴传感器轴头的接线腔内。3.根据权利要求2所述的播种机仿形限深轮接地压力检测装置，其特征是：在所述的二维径向力传感器的左、右两贴片区各敷设粘贴4只单轴应变片；其中R1～R4粘贴于左贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬梅，尚家杰，刘立意，张睿峰，李鸿程，宋兴涛，陈海涛，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：新型
国别省市：