一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台及实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台及实验方法，该试验台包括步进电机，步进电机通过电磁离合器与主动轴连接，主动齿轮和轴编码器设置在主动轴上，主动齿圈设置在主动卷盘上并与主动齿轮相互啮合，轴编码器与控制器连接，控制器与电涡流测功机连接，电涡流测功机通过扭矩传感器与减速器连接，减速器与负载轴连接，负载齿轮设置在负载轴上，负载齿圈设置在负载卷盘上并与负载齿轮相互啮合，主动卷盘与通过PE管与负载卷盘连接，测力传感器固定在PE管上。本发明可模拟卷盘式喷灌机工作过程中力学行为、验证现有卷盘式喷灌机设计理论的正确性与合理性，为新型卷盘式喷灌机的研发提供理论依据。
【专利说明】
一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台及实验方法
技术领域
[0001]本发明涉及农业喷灌机械领域，具体涉及对卷盘式喷灌机工作时轴功率、PE管回弹力、PE管拉力等参数进行测试的综合模拟试验台及实验方法。
【背景技术】
[0002]卷盘式喷灌机是利用水涡轮或电动机提供动力源，通过主动轴将动力源传递给卷盘的灌溉机械。随着我国大型农场的兴起，卷盘式喷灌机的应用也越来越广。目前，国内尚未形成一套成熟的研发体系，通常情况下，卷盘式喷灌机的研发工作还是以工程师的经验为依据，做出样机试验验证或者直接取较大的安全系数，造成了资源的浪费，阻碍了研发效率的提尚。
[0003]为了实现更高效、经济的产品设计，有必要深入研究卷盘式喷灌机的一些重要力学参数，有必要发明一种卷盘式喷灌机综合试验台。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了能够在实验室模拟卷盘式喷灌机的作业过程，测出卷盘式喷灌机的主要力学参数，并进行有关试验和研究，本发明旨在提供一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台及实验方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案:包括主动齿圈、电磁离合器、步进电机、负载卷盘、负载齿圈、电涡流测功机、PE管、编码器、主动卷盘、负载齿轮、负载轴、减速器、扭矩传感器、主动齿轮、主动轴、控制器和测力传感器。步进电机输出轴通过电磁离合器与主动轴连接，主动齿轮和轴编码器设置在主动轴上，主动齿圈设置在主动卷盘上，主动齿圈与主动齿轮相互啮合，轴编码器与控制器连接，控制器与电涡流测功机连接，电涡流测功机通过扭矩传感器与减速器输入轴连接，减速器输出轴与负载轴连接，负载齿轮设置在负载轴上，负载齿圈设置在负载卷盘上，负载齿圈与负载齿轮相互啮合，主动卷盘与通过PE管与负载卷盘连接，测力传感器固定在PE管上。
[0006]—种卷盘式喷灌机综合模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]a)、试验台工作时，步进电机通过电磁离合器、主动轴把动力传送到主动卷盘，PE管在主动卷盘的驱动下开始转动，主动卷盘通过PE管带动负载卷盘转动，电涡流测功机通过减速器、负载轴对负载卷盘施加负载转矩，安装在PE管上的测力传感器将测得的数据传送给PC终端，PC终端对数据整理分析，得到PE管的拉力、回弹力；
[0008]b)、试验台工作时，步进电机通过电磁离合器、主动轴把动力传送到主动卷盘，PE管在主动卷盘的驱动下开始转动，主动卷盘通过PE管带动负载卷盘转动，电涡流测功机通过减速器、负载轴对负载卷盘施加负载转矩，安装在电涡流测功机与减速器之间的扭矩传感器将测得的数据实时传送给PC终端，PC终端对数据进行整理分析，得到主动卷盘的载荷谱、功率谱；
[0009]C)、试验台工作时，电涡流测功机通过减速器、负载轴对负载卷盘施加负载转矩，步进电机通过电磁离合器、主动轴把动力传送到主动卷盘，对步进电机的实际输出扭矩进行测试，将测试结果作为卷盘式喷灌机的动力源步进电机功率的选取依据；
[0010]d)、试验台工作时，电涡流测功机通过减速器、负载轴对负载卷盘施加负载转矩，步进电机通过电磁离合器、主动轴把动力传送到主动卷盘，对主动卷盘的主动轴的强度进行测试，将测试结果做为卷盘式喷灌机主动轴的选取依据。
[0011]有益效果:本发明可以模拟任意长度的卷盘式喷灌机的喷灌作业，结构紧凑、占用空间小，自动化程度高，可以模拟卷盘式喷灌机工作过程中的主要力学行为、验证现有卷盘式喷灌机设计理论的正确性与合理性、实现在一个试验台上完成多种力学参数的测试，并为新型卷盘式喷灌机的研发提供理论依据，可以减少产品研发过程中的工作量、降低研发成本、缩短研发周期，完成部分卷盘式喷灌机研发的前期理论工作。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的卷盘式喷灌机综合模拟试验台负载侧示意图；
[0013]图2是本发明的卷盘式喷灌机综合模拟试验台动力侧示意图；
[0014]图3是本发明的卷盘式喷灌机综合模拟试验台俯视图示意图；
[0015]图4是本发明卷盘式喷灌机综合模拟试验台步进电机与电磁离合器连接示意图；
[0016]图5是本发明卷盘式喷灌机综合模拟试验台电涡流测功机、扭矩传感器与减速器连接示意图；
[0017]图中:1、主动齿圈；2、电磁离合器;3、步进电机;4、负载卷盘;5、负载齿圈；6、电涡流测功机;7、PE管;8、编码器;9、主动卷盘;1、负载齿轮;11、负载轴；12、减速器;13、扭矩传感器;14、主动齿轮;15、主动轴；16、控制器;17、测力传感器。
【具体实施方式】
:
[0018]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0019]如图1至5所示，本发明的一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台，包括主动齿圈1、电磁离合器2、步进电机3、负载卷盘4、负载齿圈5、电涡流测功机6、PE管7、编码器8、主动卷盘9、负载齿轮10、负载轴11、减速器12、扭矩传感器13、主动齿轮14、主动轴15、控制器16和测力传感器17。
[0020]步进电机3输出轴通过电磁离合器2与主动轴15连接，主动齿轮14和轴编码器8设置在主动轴15上，主动齿圈I设置在主动卷盘9上，主动齿圈I与主动齿轮14相互啮合，轴编码器8与控制器16连接，控制器16与电涡流测功机6连接，用于将编码器12的电信号的变化转换成负载扭矩的变化。
[0021]电涡流测功机6通过扭矩传感器13与减速器12的输入轴连接，减速器12的输出轴与负载轴11连接，负载齿轮10设置在负载轴11上，负载齿圈5设置在负载卷盘4上，负载齿圈5与负载齿轮10相互啮合，主动卷盘9与通过PE管7与负载卷盘4连接，测力传感器17固定在PE管7上。
[0022]根据上述试验台的卷盘式喷灌机综合模拟实验方法，包括以下步骤:
[0023]a)、试验台工作时，步进电机3通过电磁离合器2、主动轴15把动力传送到主动卷盘9，PE管7在主动卷盘9的驱动下开始转动，主动卷盘9通过PE管7带动负载卷盘4转动，电涡流测功机6通过减速器12、负载轴11对负载卷盘4施加负载转矩，安装在PE管7上的测力传感器17将测得的数据传送给PC终端，PC终端对数据整理分析，得到PE管7的拉力、回弹力；
[0024]b)、试验台工作时，步进电机3通过电磁离合器2、主动轴15把动力传送到主动卷盘9，PE管7在主动卷盘9的驱动下开始转动，主动卷盘9通过PE管7带动负载卷盘4转动，电涡流测功机6通过减速器12、负载轴11对负载卷盘4施加负载转矩，安装在电涡流测功机6与减速器12之间的扭矩传感器13将测得的数据实时传送给PC终端，PC终端对数据进行整理分析，得到主动卷盘9的载荷谱、功率谱；
[0025]c )、试验台工作时，电涡流测功机6通过减速器12、负载轴11对负载卷盘4施加负载转矩，步进电机3通过电磁离合器2、主动轴15把动力传送到主动卷盘9，对步进电机3的实际输出扭矩进行测试，将测试结果作为卷盘式喷灌机的动力源步进电机4功率的选取依据；
[0026]d)、试验台工作时，电涡流测功机6通过减速器12、负载轴11对负载卷盘4施加负载转矩，步进电机3通过电磁离合器2、主动轴15把动力传送到主动卷盘9，对主动卷盘9的主动轴15的强度进行测试，将测试结果做为卷盘式喷灌机主动轴15的选取依据。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种卷盘式喷灌机综合模拟试验台，其特征在于:包括主动齿圈(I)、电磁离合器(2)、步进电机(3)、负载卷盘(4)、负载齿圈(5)、电涡流测功机(6)、PE管(7)、编码器(8)、主动卷盘(9)、负载齿轮(10)、负载轴(11)、减速器(12)、扭矩传感器(13)、主动齿轮(14)、主动轴(15)、控制器(16)和测力传感器(17); 步进电机(3)输出轴通过电磁离合器(2)与主动轴(15)连接，主动齿轮(14)和轴编码器(8)设置在主动轴(15)上，主动齿圈(I)设置在主动卷盘(9)上，主动齿圈(I)与主动齿轮(14)相互啮合，轴编码器(8)与控制器(16)连接，控制器(16)与电涡流测功机(6)连接，电涡流测功机(6)通过扭矩传感器(13)与减速器(12)输入轴连接，减速器(12)输出轴与负载轴(11)连接，负载齿轮(10)设置在负载轴(11)上，负载齿圈(5)设置在负载卷盘(4)上，负载齿圈(5)与负载齿轮(10)相互啮合，主动卷盘(9)与通过PE管(7)与负载卷盘(4)连接，测力传感器(17)固定在PE管(7)上。2.根据权利要求1所述试验台的卷盘式喷灌机综合模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤: a)、试验台工作时，步进电机(3)通过电磁离合器(2)、主动轴(15)把动力传送到主动卷盘(9)，PE管(7)在主动卷盘(9)的驱动下开始转动，主动卷盘(9)通过PE管(7)带动负载卷盘(4)转动，电涡流测功机(6)通过减速器(12)、负载轴(11)对负载卷盘(4)施加负载转矩，安装在PE管(7)上的测力传感器(17)将测得的数据传送给PC终端，PC终端对数据整理分析，得至IJPE管⑴的拉力、回弹力； b)、试验台工作时，步进电机(3)通过电磁离合器(2)、主动轴(15)把动力传送到主动卷盘(9)，PE管(7)在主动卷盘(9)的驱动下开始转动，主动卷盘(9)通过PE管(7)带动负载卷盘(4)转动，电涡流测功机(6)通过减速器(12)、负载轴(11)对负载卷盘(4)施加负载转矩，安装在电涡流测功机(6)与减速器(12)之间的扭矩传感器(13)将测得的数据实时传送给PC终端，PC终端对数据进行整理分析，得到主动卷盘(9)的载荷谱、功率谱； C)、试验台工作时，电涡流测功机(6)通过减速器(12)、负载轴(11)对负载卷盘(4)施加负载转矩，步进电机(3)通过电磁离合器(2)、主动轴(15)把动力传送到主动卷盘(9)，对步进电机(3)的实际输出扭矩进行测试，将测试结果作为卷盘式喷灌机的动力源步进电机(3)功率的选取依据； d)、试验台工作时，电涡流测功机(6)通过减速器(12)、负载轴(11)对负载卷盘(4)施加负载转矩，步进电机(3)通过电磁离合器(2)、主动轴(15)把动力传送到主动卷盘(9)，对主动卷盘(9)的主动轴(15)的强度进行测试，将测试结果做为卷盘式喷灌机主动轴(15)的选取依据。
【文档编号】G01M99/00GK106092627SQ201610401973
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】李伟, 何猛, 佟哲, 吴孙阳, 邱志鹏, 彭涛
【申请人】中国矿业大学