CN104316300A - 土槽试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土槽试验台，涉及一种农业机械的试验平台，尤其涉及一种可以进行农业机械及工作部件的性能试验的土槽试验台。包括固定土槽、装在固定土槽上方的T型导轨、套装在T型导轨上的牵引台车、牵引牵引台车运动的牵引机构、装在牵引台车下方的三个方向的气浮振动系统、土壤工作部件安装板、六自由度传感器和土壤工作部件。本发明的土槽试验台通过三个方向的气浮振动系统提供土壤工作部件一个可控的有规律的振动并且通过六自由度传感器检测出任意方向震动强度。本发明结构简单紧凑，提供三自由度震动，即上下振动、左右振动、前后振动，并且采用六自由度传感器测量，使测量结果更加精确。

Description

土槽试验台

技术领域

本发明涉及一种农业机械的试验平台，尤其涉及一种可以进行农业机械及工作部件的性能试验的土槽试验台。

背景技术

农机具的土壤工作部件及整机的田间试验往往无法控制土壤的状态特性，无法准确调控工作参数和环境条件，建设土槽试验台的目的是能够模拟田间的状况，造就所需的土壤状态，控制各种相应的工作参数，对选定的土壤工作部件或整机进行性能试验研究或测定。可全天候工作，缩短研究周期，加快研究速度，提高测试精度，特别是通过土壤恢复作业，可使土壤参数比田间条件下更为均匀。土壤工作部件及机具的土槽试验作为田间试验的补充，从而掌握被测机具的工作特点和工作参数对性能的影响的规律，并进行参数优化设计，为耕种机械高端技术的研究、产品部件和整机性能试验研究提供先进的试验平台和测试手段。

自上世纪30年代开始，许多国家，特别是发达国家的研究中心、公司、学校相继建立了不同类型的土槽试验系统，对开展工作部件的理论研究、新型机具的开发及教学工作有重要的价值。国内土槽始建于50年代和60年代初，最早一批土槽出现与中央科研机构和高校，用于土壤参数测量的试验。

一般的土槽试验台有装满模拟田间土壤的土壤槽、轨道、牵引台车和控制装置组成。牵引台车模拟拖拉机，可悬挂被测机具，并驱动其旋转部件，可调整耕深、牵引速度和旋转部件转速；具有模拟田间土壤状态的土壤恢复设备；包含土壤参数和工作参数的测量仪器与装置；具有实验数据采集、处理、存储、传输、显示、打印、摄像等功能。但是，现有的土槽试验台往往存在以下不足：或悬挂装置较少，各种土壤恢复部件、被测农机具用1～2套悬挂装置，试验时频繁更换悬挂部件，劳动强度大，效率低；或试验时，试验人员在运行的台车上操作测控系统，降低了系统的安全性；或测试的数据不够全面，试验局限性较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现土槽试验台的不足，提供一种可施加一个可控的有一定规律振动规律并可以检测出任意方向土壤工作部件所受力及力矩的土槽试验台。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：土槽试验台，包括固定土槽、装在固定土槽上方的T型导轨、套装在T型导轨上的牵引台车、牵引牵引台车运动的牵引机构，它还包括气压缸、气压缸导向杆、第一气动振动系统、第二气动振动系统、第三气动振动系统、土壤工作部件安装板、六自由度传感器和土壤工作部件；所述气压缸的底部固接牵引台车的底部，所述气压缸的活塞杆连接第一气动振动系统，所述第一气动振动系统连接第二气动振动系统，所述第二气动振动系统连接第三气动振动系统，所述第三气动振动系统连接土壤工作部件安装板；所述土壤工作部件安装板底部连接土壤工作部件；所述土壤工作部件安装板上设有六自由度传感器。

进一步的，所述第一气动振动系统包括第一气浮导轨安装平台、第二气浮导轨安装平台、第一气浮导轨、第一气浮振动器；所述第一气浮导轨安装平台连接气压缸的活塞杆，所述第一气浮导轨安装平台和第二气浮导轨安装平台通过第一气浮导轨连接，所述第一气浮振动器设在第二气浮导轨安装平台上；所述第二气动振动系统包括第三气浮导轨安装平台、第二气浮导轨、第二气浮振动器；所述第二气浮导轨安装平台和第三气浮导轨安装平台通过第二气浮导轨连接，所述第二气浮振动器设在第三气浮导轨安装平台上；所述第三气动振动系统包括第四气浮导轨安装平台、第三气浮导轨和第三气浮振动器，所述第四气浮导轨安装平台竖直放置且顶端固接第三气浮导轨安装平台的底部，所述第四气浮导轨安装平台和土壤工作部件安装板通过第三气浮导轨连接，所述第三气浮振动器装在土壤工作部件安装板上。

进一步的，所述牵引台车底部和第一气浮导轨安装平台之间设有导向杆，所述导向杆上设有定位孔。

本发明的技术思路为：牵引台车设置在固定土槽上方的T型导轨上，在牵引机构的作用下运动，牵引台车下方依次连接气压缸、第一气动振动系统、第二气动振动系统、第三气动振动系统、土壤工作部件安装板和土壤工作部件，气压缸控制土壤工作部件的挖掘深度以及提供土壤工作部件向下运动时需要的力，第一气动振动系统控制土壤工作部件水平方向左右的震动，第二气动振动系统控制土壤工作部件水平方向前后的震动，第三气动振动系统控制土壤工作部件竖直方向的震动，其中第三气动振动系统直接带动土壤工作部件的震动，第二气动振动系统带动第三气动振动系统和土壤工作部件一起前后振动，第一气动振动系统带动第二气动振动系统、第三气动振动系统和土壤工作部件一起左右振动，三者振动互不干涉，可以进行单方向的振动也可以同时进行几个方向的振动。在土壤工作部件安装板上设置六自由度传感器，对土壤工作部件工作时的任意方向振动强度均可进行测量。

导向杆的作用是加强整个系统的稳定性，气压缸运动时如果同时三个气动振动系统同时工作，产生的共振会引起整个系统剧烈抖动，导向杆在气压缸运动结束时用定位销定位，使得整个台车以及下方的气压缸固定成一个整体，下方的三个气浮振动器工作时产生的震动不会对上述整体产生影响，加强了测量的精度。

与现有技术相比，本发明结构简单紧凑，提供三自由度震动，即上下振动、左右振动、前后振动，并且采用六自由度传感器测量，使测量结果更加精确。

附图说明

图1是本发明土槽试验台的结构示意图。

图2是本发明的牵引台车振动系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2，一种土槽试验台，包括固定不动的固定土槽1、装在固定土槽上方的T型导轨2，T型导轨2水平放置，T型导轨2的两端架设在底部固定在土槽里的两个支架上。牵引台车3设在T型导轨2上，牵引台车3上设有与T型导轨2相配合的T型槽，牵引台车3通过钢丝连接牵引机构4，牵引台车3在牵引机构4的作用下沿着T型导轨2水平方向移动。牵引台车3底部为水平平台，水平平台的底部通过螺栓固接气压缸5的底部，气压缸5倒置，气压缸5的活塞杆连接第一气动振动系统，气压缸5的作用是带动整个土壤工作部件8竖直方向移动，即实现土壤工作部件8的向下挖掘。气压缸5的下方连接第一气动振动系统，第一气动振动系统连接第二气动振动系统，第二气动振动系统连接第三振动系统，第三振动系统连接土壤工作部件安装板9，土壤工作部件安装板9的底部连接土壤工作部件8。

第一气动振动系统包括第一气浮导轨安装平台10、第二气浮导轨安装平台11、第一气浮导轨18、第一气浮振动器17；第一气浮导轨安装平台10通过螺栓固接气压缸8的活塞杆，第一气浮导轨安装平台10和第二气浮导轨安装平台11通过第一气浮导轨18连接，第一气浮导轨18水平放置且垂直于T型导轨2；第一气浮振动器17设在第二气浮导轨安装平台11上，第一气浮振动器17的振动方向为水平方向前后振动；第二气动振动系统包括第三气浮导轨安装平台12、第二气浮导轨19、第二气浮振动器16；第二气浮导轨安装平台11和第三气浮导轨安装平台12通过第二气浮导轨19连接，第二气浮导轨19水平放置且平行于T型导轨2；第二气浮振动器16设在第三气浮导轨安装平台12上，第二气浮振动器16的振动方向为水平方向左右振动；第三气动振动系统包括第四气浮导轨安装平台13、第三气浮导轨20和第三气浮振动器15，第四气浮导轨安装平台13竖直放置且顶端固接第三气浮导轨安装平台12的底部，第四气浮导轨安装平台13和土壤工作部件安装板9通过第三气浮导轨20连接，第三气浮导轨20竖直放置，第三气浮振动器15装在土壤工作部件安装板9上，第三气浮振动器15的振动方向为竖直方向。第一气浮振动器17在振动时带动第二气动振动系统、第三气动振动系统、土壤工作部件安装板9和土壤工作部件一起水平前后振动，第二气浮振动器16在振动时带动第三气动振动系统、土壤工作部件安装板9和土壤工作部件一起水平左右振动，第三气浮振动器15在振动时带动土壤工作部件安装板9和土壤工作部件一起竖直方向振动。

土壤工作部件安装板9的底部固接土壤工作部件，土壤工作部件安装板9上设有六自由度传感器7，可以测量六个方向的振动强度，六自由度传感器7的作用是当第一气浮振动器17、第二气浮振动器16和第三气浮振动器15在单个振动或者同时振动时测出土壤工作部件的振动强度。

牵引台车3的底部和第一气浮导轨安装平台17之间设有导向杆6，导向杆上设有定位孔。导向杆的6作用是加强整个系统的稳定性，气压缸5运动时如果同时三个气动振动系统同时工作，产生的共振会引起整个系统剧烈抖动，导向杆6在气压缸5运动结束时用定位销定位，使得整个台车以及下方的气压缸固定成一个整体，下方的三个气浮振动器工作时产生的震动不会对上述整体产生影响，加强了测量的精度。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (3)

1.土槽试验台，包括固定土槽、装在固定土槽上方的T型导轨、套装在T型导轨上的牵引台车、牵引牵引台车运动的牵引机构，其特征在于：它还包括气压缸、气压缸导向杆、第一气浮振动系统、第二气浮振动系统、第三气浮振动系统、土壤工作部件安装板、六自由度传感器和土壤工作部件；所述气压缸的底部固接牵引台车的底部，所述气压缸的活塞杆连接第一气浮振动系统，所述第一气浮振动系统连接第二气浮振动系统，所述第二气浮振动系统连接第三气浮振动系统，所述第三气浮振动系统连接土壤工作部件安装板；所述土壤工作部件安装板底部连接土壤工作部件；所述土壤工作部件安装板上设有六自由度传感器。

2.根据权利要求1所述的土槽试验台，其特征在于：所述第一气浮振动系统包括第一气浮导轨安装平台、第二气浮导轨安装平台、第一气浮导轨、第一气动振动器；所述第一气浮导轨安装平台连接气压缸的活塞杆，所述第一气浮导轨安装平台和第二气浮导轨安装平台通过第一气浮导轨连接，所述第一气动振动器设在第二气浮导轨安装平台上；所述第二气浮振动系统包括第三气浮导轨安装平台、第二气浮导轨、第二气动振动器；所述第二气浮导轨安装平台和第三气浮导轨安装平台通过第二气浮导轨连接，所述第二气动振动器设在第三气浮导轨安装平台上；所述第三气浮振动系统包括第四气浮导轨安装平台、第三气浮导轨和第三气动振动器，所述第四气浮导轨安装平台竖直放置且顶端固接第三气浮导轨安装平台的底部，所述第四气浮导轨安装平台和土壤工作部件安装板通过第三气浮导轨连接，所述第三气动振动器装在土壤工作部件安装板上。

3.根据权利要求1所述的土槽试验台，其特征在于：所述牵引台车底部和第一气浮导轨安装平台之间设有导向杆，所述导向杆上设有定位孔。