CN102809456B - 玉米根茬破茬阻力测试装置 - Google Patents
玉米根茬破茬阻力测试装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种玉米根茬破茬阻力测试装置，它包括机架、调速电机和减速器，其特证是在机架上部通过刀轴连接刀盘，并在机架上固定组装转矩转速传感器，转矩转速传感器的转轴一端传动连接减速器，转矩转速传感器的转轴另一端传动连接刀轴；在机架的底部设置导轨和丝杠，上板与下板之间设置压力传感器，下板下面固定连接丝母和滑块，下板通过丝母和滑块组装在导轨和丝杠上；在上板上面设置夹紧钳子。本发明的积极效果是能对不同玉米根茬物理特性的破茬阻力进行测试，为研究犁刀破茬时所受阻力进而为免耕播种机的整机设计、改进和评价提供理论依据，满足现阶段免耕播种机研究的需要；同时装置整体稳定性好，保证试验装置工作时的人身安全，易于操作，适用范围广，结构简单。
Description
技术领域
本发明属于一种测试装置，特别是一种适用于为农业机械装备开发研制提供机械性能优化设计数据的玉米根茬破茬阻力测试装置。
背景技术
由于我国北方地区多年气候干旱，水资源匮乏，水土流失严重，国家大力推广保护性耕作。在农业部《保护性耕作工程建设规划（2009—2015年）》中要求：东北平原垄作区2.06亿亩中的504万亩，东北西部干旱风沙区1.28亿亩中的296万亩，实现保护性耕作。东北地区以垄作为主,它具有抗旱防涝、提高地温等作用,应用面积大。但是垄作保护性耕作关键技术研究薄弱，技术集成水平低。目前在东北地区使用的主要是条带旋耕式玉米垄作免耕播种机，如辽宁省阜新圣龙农机二厂生产的2BML-2（Z）玉米垄作免耕播种机，以及黑龙江省生产的2BJM-4型灭茬播种联合作业机，均采用条带旋耕的方式处理秸秆、根茬，其清理效果好，防堵能力强；但其高速旋转的旋耕刀严重破坏土壤团粒结构，抛土、甩土严重，增加了动力消耗，机器振动噪声大、作业环境差、安全性差等缺点；并且破坏原垄形成新沟，致使出苗缓慢，失去垄作的优势，不适应东北垄作免耕播种要求。在《2004年保护性耕作玉米免耕播种机试验选型推荐机型》中，秸秆量≤0.6㎏/㎡达不到农业部《免耕播种机选型试验大纲》要求东北（黑、吉、辽）收获后休闲2-6个月的玉米地秸秆量0.8-1.5㎏/㎡的水平，免耕播种机机具通过性尚未彻底解决。东北垄作机械免耕播种的技术问题，其核心是保持垄形的破茬防堵问题，即免耕播种机的破茬装置的优化设计问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种玉米根茬破茬阻力测试装置，能对不同玉米根茬物理特性的破茬阻力进行测试，为玉米免耕播种机的设计、改进和评价提供科学依据及方法，易于操作，适用范围广，结构简单，造价低。
本发明提供的技术方案如下：它包括机架、调速电机和减速器,其特证是：在机架上部通过刀轴连接刀盘，并在机架上固定组装转矩转速传感器；转矩转速传感器的转轴一端传动连接减速器，转矩转速传感器的转轴另一端传动连接刀轴；在机架的底部设置导轨和丝杠；上板与下板之间设置压力传感器，下板下面固定连接丝母和滑块，下板通过丝母和滑块组装在导轨和丝杠上，在上板上面设置夹紧钳子。
本发明的积极效果是：
（1）能对不同玉米根茬物理特性的破茬阻力进行测试。为研究不同形式犁刀破茬时所受阻力大小提供试验装置，进而为免耕播种机的整机设计、改进和评价提供理论依据，满足现阶段免耕播种机研究的需要。
（2）能利用转矩转速传感器的外接仪表（转矩转速仪）对破茬时的功率、转速、转矩进行测试。通过转矩大小可以求得不同形式犁刀破茬时所受的横向阻力大小；通过压力传感器的外接仪表也可以求得不同形式犁刀破茬时所受的垂直方向阻力大小。试验装置工作时，转矩转速传感器的转速在其规定量程内，破茬犁刀的转速符合田间实际作业时的情况。
（3）装置整体的稳定性良好，保证试验装置工作时的人身安全，同时易于操作，适用范围广，结构简单，造价低。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图。
图2是本发明的夹具部分和压力传感器部分结构示意图。
图3是刀盘装配部分结构示意图。
图4是本发明的转矩转速传感器和传动部分结构示意图。
具体实施方式
见图1-4，具体结构如下：在机架2的上部通过轴承14连接刀轴15，刀轴15上固定连接圆刀盘4，圆刀盘4的外周均布犁刀；在机架上固定组装转矩转速传感器8。转矩转速传感器8采用现有的ZJ2000型转矩转速传感器，转矩转速传感器8外接ZJYWI微机型转矩转速仪；转矩转速传感器8的转轴右端固定连接右皮带轮20，右皮带轮20通过传动皮带传动连接减速器3的输出轴皮带轮21；减速器3的输入轴皮带轮18通过传动皮带传动连接调速电机皮带轮16；转矩转速传感器8的转轴左端固定连接左皮带轮19，左皮带轮19通过传动皮传动连接刀轴带轮17；上述的犁刀安装在机架上只能够进行转动，为了保证试验时切断根茬和试验的真实性，要求根茬在犁刀切线方向能够移动，所以根茬在固定的同时还应该能够沿犁刀切线方向移动。即采取以下结构：见图2，在机架的底部设置导轨12和丝杠13；底座装配有包括上板6-1、下板6-3和导杆6-2；导杆6-2焊接在下板6-3上，上板6-1活动穿装在导杆6-2上；使上板6-1能够沿着导杆6-2垂直光滑移动。上板6-1与下板6-3之间设置压力传感器7，压力传感器7采用BLR-1型0.5T拉压力传感器，压力传感器7外接DLN-2型便携式数字拉力表。下板6-3下面固定连接丝母10和四个滑块11，下板6-3通过丝母10和滑块11组装在导轨12和丝杠13上；通过摇动丝杠13，可调整底座装配6在圆刀盘4下面的水平位置。改变根茬固定方位，能满足根茬x方向的切割；在上板6-1上面设置夹紧根茬的夹紧钳子5，夹紧钳子5即采用现有的转盘式虎钳结构，设置固定钳口5-1和活动钳口5-2和手摇丝杠9。能横竖两方向夹紧根茬，满足根茬的y，z方向切割。通过三个方向切割，可以测出根茬在哪个方向上切割阻力最小，从而确定破茬刀的放置方式。
工作原理：
玉米根茬三维阻力测试，主要是对犁刀切断根茬五叉股时所受的三维阻力进行测试，采用磁电转换和相位差原理。将转矩、转速机械量转换成相位差采电信号；将转矩转速传感器与压力传感器通过一定的传动方式连接到测试装置上，它的工作原理概括如下 ：
（1）犁刀切断根茬时会对陈放根茬的上板6-1有一个向下的压力，通过连接在上板6-1下面的压力传感器7得出上板6-1所受的下压力大小，进而得出切断根茬时犁刀所受垂直方向的阻力N。
（2）犁刀所受的横向阻力是通过犁刀工作时对转矩转速传感器8生成的扭矩大小，利用转矩转速传感器的外接仪表ZJYWI微机型转矩转速仪对破茬时的功率、转速、转矩进行记录，通过计算公式M=F*r得出犁刀所受的横向阻力F，公式中M为转矩，r为犁刀半径。
（3）通过压力传感器7的外接DLN-2型便携式数字拉力表可以得出垂直阻力的大小，通过ZJYWI微机型转矩转速仪可以得出试验时扭矩、转速、功率的大小。
（4）确定犁刀在某一切割速度下破茬时切割阻力R的大小方向。
Claims (1)
1.一种玉米根茬破茬阻力测试装置，包括机架、调速电机和减速器，其特征是：在机架上部通过刀轴连接圆刀盘，圆刀盘外周均布犁刀，圆刀盘在机架上随刀轴转动，并在机架上固定组装转矩转速传感器，转矩转速传感器的转轴一端连接减速器，转矩转速传感器的转轴另一端连接刀轴，转矩转速传感器外接转矩转速仪；在机架的底部设置导轨和丝杠，底座装配设有上板、下板和导杆，导杆焊接在下板上，上板活动穿装在导杆上；上板与下板之间设置压力传感器，所述压力传感器外接数字拉力表，测试犁刀所受垂直方向的阻力，由转矩通过计算公式M=F*r得出犁刀所受的横向阻力，公式中F为横向阻力，M为转矩，r为犁刀半径；从而确定切割阻力的大小和方向；下板下面固定连接丝母和滑块，下板通过丝母和滑块组装在导轨和丝杠上，通过摇动丝杠调整底座装配在刀盘下面的水平位置，使根茬在固定的同时还应该能够沿犁刀切线方向移动，满足根茬X方向的切割；在上板上面设置夹紧根茬的夹紧钳子，夹紧钳子为转盘式虎钳，设置固定钳口、活动钳口和手摇丝杠，能横竖两个方向夹紧根茬，满足根茬的Y、X方向切割。
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| 吴仕宏等.东北垄作玉米免耕破茬试验装置的研究.《沈阳农业大学学报》.2006,第37卷(第4期),第657-659页，图1-2. |
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| 蒋金琳.玉米免耕播种机切茬挖茬装置研究.《万方学位论文数据库》.2005,第39页第1段-第40页第1段，图4-2-图4-4. |
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