秸秆起拔力测试仪的制作方法

本发明涉及测量力的技术领域，尤其是一种秸秆起拔力测试仪。

背景技术：

随着近年来农村经济的发展，大部分地区对秸秆类作物农田实行免耕、少耕，尽可能的减少耕作，并用玉米等作物秸秆覆盖地表，从而减少风噬和水噬，提高土壤肥力和抗寒能力。针对这种作物处理方式，产生了具有根茬处理能力的播种机和耕作机械，以及根茬拔除器械。

在研究秸秆拔取装置或收获装置及秸秆的物理力学特性的时候,都需要对秸秆与土壤的结合力及所需的起拔力进行测定,但茎杆的力学性能由于土壤环境，作物生长状态的不同存在很大差异，所以需要一款测量设备提供准确的起拔力参数。

秸秆类作物根系发达一般与土壤结合较为紧密，起拔力很大，现有的测试仪器一般都是根据试验制作,实际测试过程中受到起拔力的测试手段的影响较大，因此只能粗略地测定拔出作物跟茬所需用的力，且起拔测试仪复杂，携带不方便，田间支撑稳定性差，置起后受力后侧的起拔力不是铅锤力，不能根据具体环境做到垂直起拔，容易偏离实际数值并且不能保证匀速加载，甚至会旋转产生扭矩。目前国内还没有便捷的精密测量起拔秸秆应力大小的测量工具，使得这一科研项目缺少数据参数，相关器械无法满足市场需求，发展也一直停滞不前。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不能垂直起拔、起拔力测定不准确的问题，提出了一种秸秆起拔力测试仪，其结构简单，操作方便，可以精确的测量秸秆起拔力。

本发明的技术方案是：一种秸秆起拔力测试仪，其中，包括竖直保持机构、夹紧机构、提升机构和支架；

所述竖直保持机构包括工作台、球体套筒和压紧装置，球体套筒设置在工作台的中心位置处，且位于工作台内，球体套筒的底部固定有长方形凸起，球体套筒的内腔中设有提升机构，球体套筒的外表面呈球形，球体套筒的外表面与工作台相配合，球体套筒在工作台中转动，使提升机构和夹紧机构在重力作用下保持竖直方向，压紧装置的一端呈球形且与球体套筒接触；

所述提升机构包括起拔手轮、螺纹套筒、起拔杆和应变式拉力传感器，起拔杆的中心设有空腔，起拔杆的底部与夹紧机构固定连接，应变式拉力传感器设置在起拔杆和夹紧机构的固定连接处，螺纹套筒设置在球体套筒内，螺纹套筒的顶部固定有起拔手轮，螺纹套筒的内螺纹与起拔杆的外螺纹相互配合，起拔杆的外表面设有长键槽，球体套筒底部的长方形凸起与起拔杆的长键槽相配合；

所述夹紧机构包括夹紧手轮、平面螺纹圆盘连杆、爪指和平面螺纹圆盘，平面螺纹圆盘连杆的上端设置在起拔杆的空腔内，平面螺纹圆盘连杆的顶端固定有夹紧手轮，平面螺纹圆盘连杆的底端与平面螺纹圆盘固定连接，平面螺纹圆盘的底面圆盘表面设有平面螺纹，数个爪指等分安装在平面螺纹上。

本发明中，还包括三个支架，三个支架沿工作台周向等分设置，支架的一端与工作台铰接。

所述工作台包括工作台上部分和工作台下部分，工作台上部分固定在工作台下部分的上方，工作台上部分和工作台下部分之间设有压紧装置，球体套筒的顶部固定有球体套筒盖。

所述压紧装置包括压块、螺纹连杆和手轮，螺纹连杆的一端设有压块，螺纹连杆的另一端设有手轮，压块设置在工作台内，压块朝向球体套筒的侧面为球面，该球面与球体套筒的外表面相配合，螺纹连杆的外表面设有螺纹，对应的在工作台内设有内螺纹，螺纹连杆的外螺纹与工作台内的内螺纹相配合，手轮设置在工作台的外部。通过压紧装置把球体套筒压紧在工作台上，使球体套筒和工作台之间不能发生相对转动，这样就可以为完成竖直调整后的下一步做准备。

所述起拔杆呈倒T型，起拔杆底部与夹紧机构通过螺栓刚性连接，应变式拉力传感器的两端设置在起拔杆和夹紧机构的连接螺栓上。通过测量螺栓上力的变化便可得提出起拔力。

所述工作台上设有显示屏，压力传感器与测力仪器连接。打开测力仪器开关进行测量，并将测出的力数值在显示屏上准确显示出来。

所述螺纹套筒和球体套筒之间设有轴承，所述的轴承可以采用锥形轴承。

所述平面螺纹圆盘的外侧设有爪指外壳，爪指外壳通过连杆与起拔杆的底部固定连接。当带有平面螺纹圆盘的连杆转动时，平面螺纹就使四个爪指顺着外壳导轨同时靠近或远离中心，当四个爪指同时靠近中心时就可以夹紧秸秆。通过转动夹紧手轮改变四爪之间的间隙，由于爪指与圆盘是通过平面螺纹相配合，圆盘转动一定角度后，四个爪指同时相互靠近一定的距离，该结构可以实现通过控制转动角度进而控制夹紧力以及平稳夹紧等目的。

本发明的有益效果：

(1)通过球体套筒，使提升机构和夹紧机构在重力的作用下始终保持竖直方向，实现竖直拉拔，使侧得的起拔力更加精确；

(2)通过压紧装置挤压球体套筒，将球体套筒同工作台挤压在一起，使球体套筒不发生相对转动，为完成竖直调整后的夹紧和提升做准备；

(3)采用爪指圆盘夹紧机构，利用平面螺纹实现各个爪指等距离相向和远离，可以平稳的夹紧秸秆，并且可根据秸秆的实际情况选择适合的夹紧程度，不易产生松动等问题；

(4)转动夹紧手轮就可以夹紧秸秆，转动拉拔手轮就可以进行拉拔作业，夹紧和提升的动作可单独进行，不会相互影响，操作简单便捷；

(5)通过起拔杆与螺纹套筒之间的螺纹连接，很好的控制起拔杆的提升，同时通过球体套筒底部的长方形凸起与起拔杆的长键槽配合，使起拔杆和螺纹套筒之间不会发生相对转动；

(6)减少了国内原有秸秆测力器的受地形等实际问题的影响，并可根据支架角度改变支脚的角度，提高了仪器的抓地能力和适应力；

(7)整体结构简单，操作简易，便于维修。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是竖直保持机构的结构示意图；

图3是压紧装置的结构示意图；

图4是提升机构的结构示意图；

图5是长方形凸起与长键槽配合的结构示意图；

图6是平面螺纹圆盘的结构示意图。

图中：1夹紧手轮；2起拔手轮；3工作台；4压紧装置；401压块；402螺纹连杆；403手轮；5起拔杆；6支架；7爪指；8爪指外壳；9显示屏；10竖直保持机构；11螺纹套筒；12球体套筒；13工作台下部分；14长方形凸起；15轴承；17工作台上部分；18球体套筒盖；20平面螺纹圆盘连杆；23平面螺纹圆盘；24连杆；25平面螺纹。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

所述秸秆起拔力测试仪包括竖直保持机构10、夹紧机构、提升机构和支架6。

如图2所示，竖直保持机构10包括工作台3、球体套筒12、球体套筒盖18和压紧装置4，其中工作台3包括工作台上部分17和工作台下部分13，工作台上部分17固定在工作台下部分13的上方，工作台上部分17和工作台下部分13之间设有压紧装置4。球体套筒12设置在工作台3的中心位置处，且位于工作台3内。球体套筒12的顶部固定有球体套筒盖18，球体套筒12的底部设有长方形凸起14。球体套筒12的内腔中设有提升机构，球体套筒12的外表面呈球形，球体套筒12的外表面与工作台3相配合。由于球体套筒和工作台的接触面是球面，因此球体套筒可以在工作台中转动，此时不论工作台如何摆放，在重力作用下，球体套筒12的轴线将始终处于竖直状态。如图3所示，压紧装置包括压块401、螺纹连杆402和手轮403，螺纹连杆402的一端设有压块401，螺纹连杆402的另一端设有手轮403，压块401设置在工作台3内，压块401朝向球体套筒12的侧面为球面，该球面与球体套筒12的外表面相配合，螺纹连杆402的外表面设有螺纹，对应的在工作台内设有内螺纹，螺纹连杆402的外螺纹与工作台内的内螺纹相配合，手轮403设置在工作台的外部。转动手轮403，带动螺纹连杆402转动，从而实现了螺纹连杆402的前后移动，当压块401移动至与球体套筒12接触时，实现球体套筒12的压紧，这样就可以把球体套筒12压紧在工作台3上，使球体套筒12和工作台3之间不能发生相对转动，从而为完成竖直调整后的下一步做准备。通过竖直保持机构，使提升结构和夹紧机构始终保持竖直方向，实现竖直拉拔，从而使侧得的起拔力更加精确。

如图1和图2所示，所述提升机构包括起拔手轮2、螺纹套筒11、轴承15、起拔杆5和应变式拉力传感器。起拔杆5呈倒T型，起拔杆5的中心设有空腔，起拔杆5的底部与夹紧机构固定连接，本实施例中，起拔杆与夹紧机构通过螺栓刚性连接。螺纹套筒11设置在球体套筒12内，螺纹套筒11和球体套筒12之间设有轴承15，本实施例中的轴承采用锥形轴承。螺纹套筒11的顶部固定有起拔手轮2，转动起拔手轮2时螺纹套筒11可以绕其轴线转动。螺纹套筒11的内螺纹与起拔杆5的外螺纹相互配合，同时起拔杆5的外表面设有长键槽，球体套筒底部的长方形凸起14与起拔杆的长键槽相配合，如图5所示。当转动起拔手轮2时，螺纹套筒11转动，通过起拔杆5和螺纹套筒11之间的螺纹配合，螺纹套筒旋一圈，起拔杆便上升一个螺距，可以很好的控制提升；同时，通过球体套筒12底部的长方形凸起14与起拔杆的长键槽配合，当螺纹套筒11转动时，由于长方形凸起的限制，起拔杆5只能上升或下降，起拔杆上升或下降时与压紧后的工作台之间没有相对转动，因此夹紧后的秸秆只能上下运动而不会旋转。应变式拉力传感器的两端设置在起拔杆和夹紧机构的连接螺栓上，通过测量螺栓上力的变化便可得出起拔力。工作台3上设有显示屏9，压力传感器与测力仪器连接，打开测力一起开关进行测量，并将测出的力数值在显示屏上准确显示出来。

如图1、图4和图6所示，所述夹紧机构包括夹紧手轮1、平面螺纹圆盘连杆20、连杆24、爪指7、爪指外壳8和平面螺纹圆盘23，平面螺纹圆盘连杆20的上端设置在起拔杆5的空腔内，平面螺纹圆盘连杆20的顶端固定有夹紧手轮1，平面螺纹圆盘连杆20的底端与平面螺纹圆盘23固定连接，平面螺纹圆盘的底面圆形表面上设有平面螺纹25，四个爪指7等分安装在平面螺纹25上。平面螺纹圆盘23的外侧设有爪指外壳8，爪指外壳8通过连杆24与起拔杆5的底部固定连接。当平面螺纹圆盘连杆20转动时，平面螺纹圆盘23上的螺纹使四个爪指顺着外壳导轨同时靠近或远离中心，当四个爪指同时靠近中心时就可以夹紧秸秆。通过转动夹紧手轮改变四爪之间的间隙，由于爪指与圆盘之间通过平面螺纹相配合，圆盘转动一定角度后，四个爪指同时相互靠近一定的距离，该结构可以实现通过控制转动角度进而控制夹紧力以及平稳夹紧等目的。

本发明包括三个支架6，三个支架6沿工作台周向等分设置，支架6的一端与工作台铰接，本实施例中，所述支架采用可伸缩套筒，包括可调节支脚和伸缩支架，伸缩支架与工作台铰接，可调节支脚通过销与伸缩支架连接。在田间凹凸不平的地形中，可按照实际情况调整伸缩支架的角度和高度，同时可以根据支架角度的不同，调节支脚的角度，提高了仪器的抓地能力和适应力，进而使测量仪器稳固，保证测量的准确性。

该测试仪的工作过程如下所述：将该测试仪放入田间后，首先调节支架的角度和高度，将测量仪稳固放置在田间；然后，通过竖直保持机构中球体套筒的转动，并通过压紧装置使球体套筒的位置固定，使提升机构和夹紧机构始终保持竖直方向，实现竖直方向拉拔，使测得的拉拔力更加准确；接下来，通过夹紧机构将秸秆夹紧，然后通过提升机构将秸秆拔起，在拔起过程中，应变式拉力传感器将感应得到的拉力值传递给测力仪，测得的拉力值会直观的体现在显示屏9上，便于人们读取。