CN104089773B - 卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业节水领域，特指卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置与方法。试验装置由卷盘式喷灌机传动系统、测功装置、负载装置组成。卷盘式喷灌机传动系统固定在卷盘支架上；测功装置由第一轴承座、第二轴承座、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器、直流电机、直流电机控制器、扭矩?转速显示仪构成；负载装置由配重箱、电子秤、龙门架、滑轮、钢丝绳构成，配重箱内不同质量的配重可以模拟卷盘式喷灌机回收PE输水软管时的不同负载，配重箱由钢丝绳通过电子秤、第一滑轮和第二滑轮卷绕在卷盘上，并吊在龙门架上。本发明的有益效果是：能在室内完成卷盘式喷灌机传动系统效率的试验，为设计和优化卷盘式喷灌机传动系统提供准确可靠的依据。

Description

卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置与方法
技术领域
本发明属于农业节水工程领域，涉及农业灌溉装备，特指卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置与方法。
背景技术
喷灌是农业节水灌溉的有效形式，喷灌装备有大型的圆形喷灌机及平移喷灌机、中小型的卷盘式喷灌机、轻小型的固定及半固定喷灌机等多种形式。其中，卷盘式喷灌机已成为我国农业灌溉的主流装备，主要由喷灌小车、PE输水软管、卷盘、卷盘驱动设备和传动系统组成。其中，传统系统有变速箱、皮带传动、链轮传动等部件，驱动系统产生的高转速需要通过传动系统使卷盘降低到极低的转速来回收PE软管和喷灌小车，回收的PE输水软管被均匀盘绕在卷盘上，传动系统的结构形式及生产与装配质量都直接影响传动效率。由于PE输水软管与各种地面的摩擦阻力不同和卷盘的回收速度不同，需要掌握在不同负载条件下各种不同回收速度的传动系统效率。通常，传动系统的效率试验采用磁粉制动器、液力制动器、电涡流制动器等作为功率消耗的负载，并与扭矩传感器和驱动设备构成测功装置来进行，但由于卷盘式喷灌机卷盘的扭矩大、转速慢，如果采用制动器作负载来构建卷盘式喷灌机传动系统效率的试验装置，其造价和体积都会很大。如果用卷盘式喷灌机在田间直接进行试验，需要将水力驱动设备从卷盘式喷灌机的卷盘支架上拆开，与扭矩传感器等一起构建测功装置，但有些水力驱动设备的结构不允许这样的改造，而且，也只能在有限的土壤阻力条件下开展试验，很难得到不同的负载条件，并且，需要增加土壤阻力测试设备。因此，卷盘式喷灌机传动系统效率的测试一直是业内的难题。
国家标准GB/T 21400.1-2008《绞盘式喷灌机第1部分：运行特性及实验室和田间试验方法》未提供卷盘式喷灌机传动系统效率的试验装置和方法，也未见其它公开文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种简易适用的低成本卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置与方法，能在室内完成卷盘式喷灌机在不同条件下传动系统效率的试验，为设计和优化卷盘式喷灌机传动系统提供准确可靠的依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置主要由卷盘式喷灌机的传动系统、测功装置、负载装置组成。测功装置由第一轴承座、第二轴承座、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器、直流电机、直流电机控制器、扭矩-转速显示仪构成，测功装置安装在水平支架上，直流电机控制器、扭矩-转速显示仪安装在仪表支架上，水平支架和仪表支架与卷盘支架焊接连接；负载装置由配重箱、电子秤、龙门架、滑轮组、钢丝绳构成，电子秤显示配重箱内的配重质量，可以模拟卷盘式喷灌机回收PE输水软管时的不同负载，配重箱由钢丝绳通过电子秤、第一滑轮和第二滑轮卷绕在卷盘上，并吊在龙门架上，钢丝绳与卷盘用钢丝绳扣固定；卷盘式喷灌机的传动系统由链轮传动机构、皮带传动机构、变速箱构成，固定在卷盘上的大牙盘、链条、变速箱输出轴上的小牙轮为链轮传动机构，变速箱输入轴上的第一皮带轮、皮带、第二皮带轮为皮带传动结构，变速箱固定在卷盘支架上。见图1。
卷盘式喷灌机传动系统效率的试验过程：
第一步，用电子秤称量添加至配重箱内的配重达到所要的质量，调节变速箱至所需挡位。
第二步，启动直流电机，起吊配重箱，并调节直流电机控制器，使直流电机转速为所需转速值，读取扭矩-转速显示仪上的转速和扭矩数据，停止直流电机；反转直流电机，下降配重箱至起始位置。
第三步，配重箱内配重的质量和变速箱的挡位不变，分别改变直流电机至不同的转速，重复第二步试验过程。
第四步，配重箱内配重的质量不变，调整变速箱的档位，重复第二、第三步试验过程。
第五步，改变配重箱内配重的质量，重复第一、第二、第三、第四步试验过程。
第六步，数据处理，绘制盘式喷灌机传动系统在不同转速和变速箱不同档位条件下的以不同配重质量为横坐标的卷效率曲线，见图2。
本发明的有益效果是：(1)卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置通过配重箱内不同质量的配重来模拟卷盘式喷灌机在田间的回收负载条件，取代价格昂贵、体积笨重的磁粉制动器、液力制动器、电涡流制动器等功率吸收装置，达到在室内完成卷盘式喷灌机传动系统效率试验的目的。(2)卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置使用方便、准确、直观，为设计和优化卷盘式喷灌机传动系统提供准确可靠的依据。
附图说明
图1为卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置图；图中，1.卷盘，2.链条，3.大牙盘，4.卷盘支架，5.水平支架，6.第一联轴器，7.扭矩传感器，8.第二联轴器，9.直流电机，10.仪表支架，11小牙轮，12.扭矩-转速显示仪，13.变速箱，14.第一皮带轮，15.直流电机控制器，16.皮带，17.第二皮带轮，18.第一轴承座，19.第二轴承座，20.配重箱，21.电子秤，22.第二滑轮，23.钢丝绳，24.龙门架，25.第一滑轮。
图2为卷盘式喷灌机传动系统在不同负载和不同转速条件下的效率曲线。
具体实施方式
参见图1，卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置主要由卷盘式喷灌机的传动系统、测功装置、负载装置组成。测功装置由第一轴承座(18)、第二轴承座(19)、第一联轴器(6)、扭矩传感器(7)、第二联轴器(8)、直流电机(9)、直流电机控制器(15)、扭矩-转速显示仪(12)构成，测功装置安装在水平支架(5)上，直流电机控制器(15)、扭矩-转速显示仪(12)安装在仪表支架(10)上，水平支架(5)和仪表支架(10)与卷盘支架(4)焊接连接；负载装置由配重箱(20)、电子秤(21)、龙门架(24)、第一滑轮(25)和第二滑轮(22)、钢丝绳(23)构成，电子秤(21)显示配重箱(20)内的配重质量，可以模拟卷盘式喷灌机回收PE输水软管时的不同负载，配重箱(20)由钢丝绳(23)通过电子秤(21)、第一滑轮(25)和第二滑轮(22)卷绕在卷盘(1)上，并吊在龙门架(24)上，钢丝绳(23)与卷盘(1)用钢丝绳扣固定；所述卷盘式喷灌机的传动系统由链轮传动机构、皮带传动机构、变速箱构成，固定在卷盘(1)上的大牙盘(3)、链条(2)、变速箱(13)输出轴上的小牙轮(11)为链轮传动机构，变速箱(13)输入轴上的第一皮带轮(14)、皮带(16)、第二皮带轮(17)为皮带传动结构，变速箱(13)固定在卷盘支架(4)上。
卷盘式喷灌机传动系统效率的试验过程：
第一步，用电子秤(21)称量添加至配重箱(20)内的配重达到所要的质量，调节变速箱(13)至所需挡位，所需的档位是指实验需要测量的实际测量值。
第二步，启动直流电机(9)，起吊配重箱(20)，并调节直流电机控制器(15)，使直流电机(9)转速为所需转速值，所需的转速值是指实验需要测量的实际测量值，读取扭矩-转速显示仪(12)上的转速和扭矩数据，停止直流电机(9)；反转直流电机(9)，下降配重箱(20)至起始位置。
第三步，配重箱(20)内配重的质量和变速箱(13)的挡位不变，分别改变直流电机(9)至不同的转速，重复第二步试验过程。
第四步，配重箱(20)内配重的质量不变，调整变速箱(13)的档位，重复第二、第三步试验过程。
第五步，改变配重箱(20)内配重的质量，重复第一、第二、第三、第四步试验过程。
第六步，数据处理，绘制卷盘式喷灌机传动系统在不同转速和变速箱(13)不同档位条件下的以不同配重质量为横坐标的效率曲线，见图2。

Claims (3)

1.一种卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置，其特征是：所述卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置主要包括卷盘式喷灌机的传动系统、测功装置、负载装置；所述测功装置由第一轴承座(18)、第二轴承座(19)、第一联轴器(6)、扭矩传感器(7)、第二联轴器(8)、直流电机(9)、直流电机控制器(15)、扭矩-转速显示仪(12)构成，所述测功装置安装在水平支架(5)上，直流电机控制器(15)、扭矩-转速显示仪(12)安装在仪表支架(10)上，水平支架(5)和仪表支架(10)与卷盘支架(4)焊接连接；所述负载装置由配重箱(20)、电子秤(21)、龙门架(24)、第一滑轮(25)和第二滑轮(22)、钢丝绳(23)构成，电子秤(21)显示配重箱(20)内的配重质量，可以模拟卷盘式喷灌机回收PE输水软管时的不同负载，配重箱(20)由钢丝绳(23)通过电子秤(21)、第一滑轮(25)和第二滑轮(22)卷绕在卷盘(1)上，并吊在龙门架(24)上，钢丝绳(23)与卷盘(1)用钢丝绳扣固定；所述卷盘式喷灌机的传动系统由链轮传动机构、皮带传动机构、变速箱构成，固定在卷盘(1)上的大牙盘(3)、链条(2)、变速箱(13)输出轴上的小牙轮(11)为链轮传动机构，变速箱(13)输入轴上的第一皮带轮(14)、皮带(16)、第二皮带轮(17)为皮带传动结构，变速箱(13)固定在卷盘支架(4)上。
2.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置，其特征是：龙门架(24)的高度不小于3m；第一滑轮(25)和第二滑轮(22)之间的垂直距离不小于2m。
3.一种使用如权利要求1所述的卷盘式喷灌机传动系统效率试验装置进行卷盘式喷灌机传动系统效率试验的方法，其特征是包括以下步骤：第一步，用电子秤(21)称量添加至配重箱(20)内的配重达到所要的质量，调节变速箱(13)至所需挡位；
第二步，启动直流电机(9)，起吊配重箱(20)，并调节直流电机控制器(15)，使直流电机(9)转速为所需转速值，读取扭矩-转速显示仪(12)上的转速和扭矩数据，停止直流电机(9)；反转直流电机(9)，下降配重箱(20)至起始位置；
第三步，配重箱(20)内配重的质量和变速箱(13)的挡位不变，分别改变直流电机(9)至不同的转速，重复第二步试验过程；
第四步，配重箱(20)内配重的质量不变，调整变速箱(13)的档位，重复第二、第三步试验过程；
第五步，改变配重箱(20)内配重的质量，重复第一、第二、第三、第四步试验过程；
第六步，数据处理，绘制卷盘式喷灌机传动系统在不同转速和变速箱(13)不同档位条件下的以不同配重质量为横坐标的效率曲线。
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