一种田间耕作机械触土部件性能测试装置

1.本发明涉及一种性能测试装置，具体涉及一种田间耕作机械触土部件性能测试装置。


背景技术：

2.田间耕作机械工作效果与其触土部件性能直接相关，如耕整地质量、功耗和作业舒适度。田间耕作机械触土部件田间试验存在测量装置难以布置、测量装置能量难以供给和土壤参数不一致等弊端。因此，土槽试验是最佳试验手段与装置。
3.现阶段田间耕作机械触土部件研发与性能优化主要借助土槽试验。现有土槽试验存在土壤参数不一致、测试内容简单且单一、测量手段与方法粗放且低端，无法通过微观测量等精准地反映所设计触土部件工作性能或机理。
4.为解决上述问题，本发明提供一种新的技术方案。


技术实现要素：

5.本发明田间耕作机械触土部件性能测试装置，它的特点是能够保证土槽内土壤参数一致，且能够进行田间作业机械触土部件三向阻力测量、耕作时温度测量、土壤应变与土壤粒子运动轨迹观测，具有功能丰富和实用性强的优点。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：所述田间耕作机械触土部件性能测试装置，由机架、机架动力源、触土部件、三向阻力传感器、温度传感器、支撑架、下土槽、上土槽、调速器、激振源、激振弹簧、右悬臂、高速摄像机、合页、土槽动力源、控制箱、转轴、三维应变仪、左悬臂和数据采集器组成。
7.所述土槽由上土槽和下土槽组成，上土槽和下土槽通过合页连接。
8.所述触土部件、数据采集器、机架动力源、控制箱、调速器安装在机架上。
9.所述温度传感器和三向阻力传感器安装在触土部件上。
10.所述调速器与机架动力源连接。
11.所述激振源与触土部件连接。
12.所述激振弹簧安装在触土部件上。
13.所述三维应变仪安装在左悬臂上。
14.所述高速摄像机安装在右悬臂上。
15.所述左悬臂和右悬臂安装在触土部件上。
16.所述转轴分别与支撑架和下土槽（上土槽）连接。
17.所述上土槽和下土槽材质为透明的聚氨酯板。
18.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够保证土槽内土壤参数一致，具体通过土槽动力源带动土槽旋转，进而实现土槽内土壤参数一致，特别是含水率、内摩擦角、表面能、颗粒静摩擦系数等基础参数。
19.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够模拟触土部件在实际工况下性能，具体通过激振源作用于激振弹簧和触土部件实现，这符合触土部件实际工作时受土壤阻力等变化而振动下前进的工况。
20.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够探究触土部件振动与减粘脱土之间关系，具体通过激振源作用于激振弹簧和触土部件实现不同频率和振幅下振动，基于触土部件上土壤的脱落情况建立振动与减粘脱土之间的关系。
21.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够检验触土部件功耗，基于测量触土部件工作时三向阻力实现，具体通过布置在触土部件上的三向阻力传感器实施。
22.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够检验触土部件工作时表面温度与磨损的关系，基于测量触土部件工作时表面温度和表面磨损实现，具体通过三维应变仪和布置在触土部件上的温度传感器实施。
23.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够检验触土部件耕整地效果，基于测量触土部件工作时土槽内土壤粒子抛洒规律实现，具体则通过布置在右悬臂上的高速摄像机实施。
24.进一步地，所述田间耕作机械触土部件性能测试装置能够检验触土部件工作后土壤平整度，基于测量触土部件工作时土槽内土壤应变实现，具体通过布置在左悬臂上的三维应变仪实施。
25.图1是本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置主视图。
26.图2是本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置左视图。
27.图3是本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置工作原理图。
28.图中：1、机架；2、机架动力源；3、触土部件；4、三向阻力传感器；5、温度传感器；6、支撑架；7、下土槽；8、上土槽；9、调速器；10、激振源；11、激振弹簧；12、右悬臂；13、高速摄像机；14、合页；15、土槽动力源；16、控制箱；17、转轴；18、三维应变仪；19；左悬臂；20、数据采集器。
29.结合图1-2对本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置进行进一步说明。本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置由机架1、机架动力源2、触土部件3、三向阻力传感器4、温度传感器5、支撑架6、下土槽7、上土槽8、调速器9、激振源10、激振弹簧11、右悬臂12、高速摄像机13、合页14、土槽动力源15、控制箱16、转轴17、三维应变仪18、左悬臂19和数据采集器20组成。土槽由上土槽8和下土槽7组成，上土槽8和下土槽7通过合页14连接。触土部件3、数据采集器20、机架动力源2、控制箱16、调速器9安装在机架1上；温度传感器5和三向阻力传感器4安装在触土部件3上；调速器9与机架动力源2连接；激振源10与触土部件3连接；激振弹簧11安装在触土部件3上；三维应变仪18安装在左悬臂19上；高速摄像机13安装在右悬臂12上；左悬臂19和右悬臂12安装在触土部件3上；转轴17分别与支撑架6和下土槽7（上土槽8）连接；上土槽8和下土槽7材质为透明的聚氨酯板。调速器9通过调整机架动力源2的转速改变触土部件3的速度。控制箱16改变土槽动力源15的转速。三向阻力传感器4、温度传感器5、高速摄像机13和三维应变仪18的数据由数据采集器20采集并储存。
30.结合图1-3对本发明一种田间耕作机械触土部件性能测试装置的工作原理进行说明。土槽在土槽动力源15的作用下转动，促使土槽内土壤混合均匀，保证土壤参数均匀一
致。触土部件3进行土槽试验时，先取下上土槽8，使土槽内上半部分土壤裸露，触土部件3则在机架动力源2作用下作用于土壤。触土部件3实际工作时受土壤阻力等变化而振动，激振源10作用于激振弹簧11后传递振动至触土部件3，模拟触土部件3在实际振动工况下性能。土壤在触土部件3工作过程中的应变与抛洒过程难以被肉眼观察，二者又是触土部件3性能的核心指标。三维应变仪18可以穿透材质为透明聚氨酯板的土槽，实现触土部件3耕作过程土壤应变的测量；高速摄像机13跟随触土部件3运动，拍摄触土部件3工作过程中的土壤粒子抛洒微观过程。触土部件3工作过程中的阻力关乎其能耗，这可以通过布置在触土部件3上的三向阻力传感器4实现。触土部件3工作过程中的温度关乎其强度和寿命，这可以通过布置在其上的温度传感器5测量。
31.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：所述田间耕作机械触土部件性能测试装置，由机架（1）、机架动力源（2）、触土部件（3）、三向阻力传感器（4）、温度传感器（5）、支撑架（6）、下土槽（7）、上土槽（8）、调速器（9）、激振源（10）、激振弹簧（11）、右悬臂（12）、高速摄像机（13）、合页（14）、土槽动力源（15）、控制箱（16）、转轴（17）、三维应变仪（18）、左悬臂（19）和数据采集器（20）组成；所述土槽由上土槽（8）和下土槽（7）组成，上土槽（8）和下土槽（7）通过合页（14）连接；所述触土部件（3）、数据采集器（20）、机架动力源（2）、控制箱（16）、调速器（9）安装在机架（1）上；所述温度传感器（5）和三向阻力传感器（4）安装在触土部件（3）上；所述调速器（9）与机架动力源（2）连接；所述激振源（10）与触土部件（3）连接；所述激振弹簧（11）安装在触土部件（3）上；所述三维应变仪（18）安装在左悬臂（19）上；所述高速摄像机（13）安装在右悬臂（12）上；所述左悬臂（19）和右悬臂（12）安装在触土部件（3）上；所述转轴（17）分别与支撑架（6）和下土槽（7）（上土槽（8））连接；所述上土槽（8）和下土槽（7）材质为透明的聚氨酯板。2.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够保证土槽内土壤参数一致，具体通过土槽动力源（15）带动土槽旋转，进而实现土槽内土壤参数一致，特别是含水率、内摩擦角、表面能、颗粒静摩擦系数等基础参数。3.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够模拟触土部件（3）在实际工况下性能，具体通过激振源（10）作用于激振弹簧（11）和触土部件（3）实现，这符合触土部件（3）实际工作时受土壤阻力等变化而振动下的工况。4.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够探究触土部件（3）振动与减粘脱土之间关系，具体通过激振源（10）作用于激振弹簧（11）和触土部件（3）实现不同频率和振幅下振动，基于触土部件（3）上土壤的脱落情况建立振动与减粘脱土之间的关系。5.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够检验触土部件（3）工作时功耗，基于测量触土部件（3）工作时三向阻力实现，具体通过布置在触土部件（3）上的三向阻力传感器（4）实施。6.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够检验触土部件（3）工作时表面温度与磨损的关系，基于测量触土部件（3）工作时表面温度和表面磨损实现，具体通过三维应变仪（18）和布置在触土部件（3）上的温度传感器（5）实施。7.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够检验触土部件（3）耕整地效果，基于测量触土部件（3）工作时土槽内土壤粒子抛洒规律实现，具体则通过布置在右悬臂（12）上的高速摄像机（13）实施。8.根据权利要求1所述的田间耕作机械触土部件性能测试装置，其特征在于：能够检验触土部件（3）工作后土壤平整度，基于测量触土部件（3）工作时土槽内土壤应变实现，具体通过布置在左悬臂（19）的三维应变仪（18）实施。

技术总结
本发明公开了一种田间耕作机械触土部件性能测试装置，属于农业机械领域。其主要特征在于：由触土部件、三向阻力传感器、温度传感器、激振源、激振弹簧、高速摄像机和三维应变仪等组成，能够实现触土部件试验过程中三向阻力、温度、土壤粒子抛洒和土壤应变观测与测量。土槽内土壤参数能够保证均匀一致，且能够模拟触土部件实际振动工况下性能。本测试装置功能丰富，涵盖了触土部件核心的宏观与微观性能测试方法，能够满足触土部件优化设计与性能验证实验。实验。实验。


技术研发人员：李守太 杨明金 杨玲 蒲应俊 杨仕 陈子文 彭桂兰 吴达科
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/6/24