CN106768561B - 一种土槽车用农具测力装置及其测力方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土槽车用农具测力装置，包括：连接板，其与土槽车可拆卸的固定连接；主立板，其与连接板固定连接，在连接板下方分别对称固定连接侧立板；前立板，其通过矩形板固定连接在主立板前部；悬挂连接架，其通过L型连接板可拆卸的固定连接在侧立板上；悬挂连接座，其与悬挂连接座板可拆卸的固定连接，在悬挂连接座的上方设置圆孔用于连接第一悬挂机构支架，悬挂连接座的下方与悬挂连接座盖形成的圆孔用于连接悬挂机构横轴；传感器，其可拆卸的固定安装在主立板以及后立板之间。本发明公开了一种土槽车用农具测力装置的测力方法。

Description

一种土槽车用农具测力装置及其测力方法

技术领域

本发明涉及测力装置技术领域，具体涉及一种土槽车用农具测力装置及其测力方法。

背景技术

随着现代农业逐步向着精准农业的方向发展，我国农业也向着机械化农业发展，为了使机械更加精准，就会出现一些农业机械的研制和开发。随着世界农业的高速发展，对于农业机械的要求就更加严格，以往传统的田间试验数据获取方法已经无法为新型农具的研发提供可靠的精准数据。

在室内修建土槽，用来模拟田间土壤的含水率、坚实度等条件，土槽车可以用于控制农机具的牵引速度、耕深、和旋转部件的转速等，来测试农具在行走过程中所受的拉力、扭矩等各项参数，从而分析拉力、扭矩与牵引速度、耕深和转速之间的关系。这样可以缩短农机具的研制和投产，加快试验和定型，为农业机械的发展提供理论依据。

土槽车用农具测力装置主要用于测试农机具在作业时的受力情况。目前，土槽车农机具的测力方式主要是在农机具的受力部分贴应变片，或者将应变片贴于弹性敏感元件(悬臂梁式、柱式、环式和框式等)，这种方法只能测量农具贴应变片部位的局部受力情况，无法对农具在工作时的整体受力情况进行测量。

发明内容

本发明设计开发了一种土槽车用农具测力装置，本发明的发明目的之一是提供了测力装置，并且具有多个连接固定端，能够将土槽车与农机具紧密连接进行测试。

本发明的发明目的之二是通过在土槽车与农具之间安装传感器，能够对农具的整体受力进行测量。

本发明设计开发了一种土槽车用农具测力装置的测力方法，本发明的发明目的是对测力结果进行校正。

本发明提供的技术方案为：

一种土槽车用农具测力装置，包括：

连接板，其与所述土槽车可拆卸的固定连接；

主立板，其与所述连接板固定连接，在所述连接板下方分别对称固定连接侧立板；

前立板，其通过矩形板固定连接在所述主立板前部；

悬挂连接架，其通过L型连接板可拆卸的固定连接在所述侧立板上；

其中，所述悬挂连接架包括：

连接侧板、后立板以及悬挂连接座板，所述连接侧板对称固定连接在所述后立板两侧，所述后立板与所述悬挂连接座板通过水平板固定连接形成空心结构；

悬挂连接座，其与所述悬挂连接座板可拆卸的固定连接，其用于连接农具；

传感器，其可拆卸的固定安装在所述主立板以及所述后立板之间。

优选的是，还包括：变速箱，其可拆卸的固定安装在所述主立板上。

优选的是，所述连接板包括上连接板以及下连接板；以及

所述上连接板与所述下连接板均为竖直设置的矩形钢板，通过水平设置的矩形钢板与所述主立板焊接固定。

优选的是，所述上连接板与其对应的水平设置的矩形钢板通过弯板焊接固定在所述主立板上，所述下连接板与其对应的水平设置的矩形钢板焊接固定在所述主立板上。

优选的是，所述侧立板为梯形钢板，其设置在所述下连接板下方，并且对称焊接在所述主立板两侧。

优选的是，所述主立板为凸形板，其上包括通孔，所述变速箱的主轴穿过所述通孔与电机相连，在所述变速箱下方焊接矩形钢板，并且在两侧对称焊接梯形钢板。

优选的是，所述连接侧板为空心梯形结构，其通过内侧无孔梯形板、外侧有孔梯形板以及竖直矩形板组焊接形成，并且对称焊接于所述后立板两侧；以及

所述后立板为凹型钢板，其上均布通孔，通过螺栓与所述传感器可拆卸的固定连接；

其中，所述竖直矩形板与所述侧立板通过所述L型连接板焊接固定。

优选的是，还包括：

第一悬挂机构支架，其连接在所述悬挂连接座的上方设置的圆孔处，所述悬挂连接座的下方与悬挂连接座盖形成的圆孔用于连接所述悬挂机构横轴；

第二悬挂结构支架，其一端固定连接于所述第一悬挂支架端部，另一端固定连接于所述侧立板外侧；

支架横轴，其固定安装在所述第一悬挂结构支架以及所述第二悬挂结构支架相交点之间，所述支架横轴上可旋转的套接连接件；

其中，在所述连接件与所述悬挂机构横轴之间设置液压装置，其用于调整所述连接件高度。

一种土槽车用农具测力装置的测力方法，包括如下步骤：

步骤一、将所述农具安装在所述测力装置上，通过液压装置调整连接件的高度，将所述农具通过悬挂机构和悬挂连接架固结在传感器上；

步骤二、采集农具前进速度V，当V＝6～10km/h时对农具进行测力；

步骤三、采集测力的数据，包括农具与土槽车的水平方向力F_A，农具垂直于地面的竖直方向力F_B以及农具的前进方向力F_C；

步骤四、对所述水平方向力F_A，竖直方向力F_B以及前进方向力F_C进行数据校正，得到校正水平方向力F_A′，校正竖直方向力F_B′以及前进方向力F_C′如下：

式中，M为农具重量，V为农具的前进速度，p为农具安装后的液压装置的工作压强，H为农具安装后连接件垂直于地面的高度，M₀为进行校正用标准件的重量，V₀为进行校正用标准件的前进速度，p₀为标准件安装后的液压装置的工作压强，H₀为标准件安装后连接件垂直于地面的高度，δ_A为水平方向力的修正系数，δ_B为竖直方向力的修正系数，δ_C为前进方向力的修正系数，并且，δ_A＝3.79～4.04，δ_B＝3.83～4.15，δ_C＝3.81～4.09。

优选的是，还包括：当农具工作的前进速度V＞10km/h时，δ_C＝3.74～3.98。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本发明提供的测力装置采用将传感器安装于土槽车与农具之间，能够对农机具整体受力情况进行测量；

2、在土槽车连接架两侧设有L型连接板，用以连接悬挂连接架，采用螺栓固定，拆卸方便，可对传感器起到保护作用，当进行农机具测试时，可将L型连接板卸下，避免对测试结果产生影响；

3、土槽车连接架和悬挂连接架均采用厚度为10mm和20mm的钢板焊接而成，连接架、传感器、L型板以及悬挂装置间均采用螺栓连接，装置设计结构简单紧凑，拆装维修方便，成本低，稳定性好，可靠实用；

4、根据农机具的参数不同以及测试过程的采集数据的不同对测力结果能够进行校正，得到更为准确的测力结果。

附图说明

图1为本发明所述的测力装置的结构示意图。

图2为土槽车连接架结构示意图。

图3为L型连接板结构示意图。

图4为悬挂连接架结构示意图。

图5为悬挂连接座结构示意图。

图6为传感器结构示意图。

图7为悬挂机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供了一种土槽车用农具测力装置，其主体结构包括：土槽车连接架100、L型连接板200、悬挂连接架300、悬挂连接座400、变速箱500、六分力传感器600以及悬挂机构700；其中，土槽车连接架100上设有上连接板110、下连接板130、主立板120、侧立板140以及前立板150，土槽车连接架100通过上连接板110和下连接板130与土槽车相连，变速箱500固定在主立板120上，变速箱500下方设有六分力传感器600；悬挂连接架300上设有悬挂连接侧板310、后立板320以及悬挂连接座板330，悬挂连接座板330上设有悬挂连接座400，后立板320与传感器600相连；悬挂机构700用于连接农具，其一端与悬挂连接座400相连，另一端固定在悬挂连接架上；L型连接板200，设于土槽车连接架100两侧，用以连接土槽车连接架100和悬挂连接架300。

图2为土槽车连接架100结构示意图，由钢板组焊而成，各钢板相互接触部分均为满焊，包括上连接板110、主立板120、下连接板130、侧立板140以及前立板15等；其中，上连接板110和下连接板130为矩形钢板，其上各对称分布8个直径17mm的通孔，垂直焊接于水平矩形钢板上，通过螺栓与土槽车相连，上连接板110与其下方的矩形水平钢板通过三块弯板焊接固定于主立板120上，下连接板130与其下方的矩形水平钢板通过两侧的矩形钢板焊接固定与主立板120上，位于上连接板110下方；主立板120为凸形板，其上包括一个直径100mm的通孔，通孔两侧对称分布六个M12的螺纹孔，变速箱500的主轴穿过直径100mm的通孔与测力装置的电机相连，通过螺栓固定在主立板120上，变速箱500下方水平焊接矩形钢板，两侧对称焊接两块梯形钢板；侧立板140为梯形钢板，对称焊接与主立板120两侧，其上分布四个直径18mm的通孔，通过螺栓与L形连接板200相连；前立板150为矩形钢板，位于变速箱下方，其中心直径200mm的圆周上均布12个直径11mm的通孔，通过螺栓与传感器600相连。

图3为L形连接板200结构示意图，其上分布8个直径11mm的通孔，通过螺栓连接土槽车连接架100和悬挂连接架300。

图4为悬挂连接架300结构示意图，由钢板组焊而成，各钢板相互接触部分均为满焊，包括悬挂连接侧板310，后立板320以及悬挂连接座板330；其中，悬挂连接侧板310为梯形板，其上分布四个直径11mm的通孔，通过无孔梯形板、水平矩形板及竖直矩形板组焊成空心梯形结构，对称焊接于后立板320两侧，后立板320为凹形钢板，其中心直径200mm的圆周上均布12个直径11mm的通孔，通过螺栓与传感器600相连；悬挂连接座板330为矩形钢板，其上两侧对称分布12个直径M16的螺纹孔，通过螺栓与悬挂连接座410相连，悬挂连接座板330和后立板320之间通过两块水平矩形钢板焊接在一起，中间为空心结构。

图5为悬挂连接座400结构示意图，包括悬挂连接座410和悬挂连接座盖420，其中，悬挂连接座410上通过螺栓与悬挂连接座板330连接，上方直径40mm的圆孔用于连接悬挂机构支架710，下方与悬挂连接座盖形成直径72mm的圆孔用于连接悬挂机构横轴720，通过销轴固定；悬挂连接座盖420其上分布4个直径17.5的通孔，通过螺栓与悬挂连接座相连。

图6为传感器600结构示意图，传感器采用六分力传感器，中间为圆柱形结构，两端为圆型凸台，凸台边缘均布12个直径11mm的通孔，通过螺栓固定于前立板150和后立板320上。

图7为悬挂机构700结构示意图，悬挂机构700包括第一悬挂机构支架710、第二悬挂机构支架720、悬挂机构横轴730、液压机构740、支架横轴750以及连接件751，其中，第二悬挂结构支架720的一端固定连接于第一悬挂支架710端部，第二悬挂结构支架720的另一端通过螺栓固定连接于侧立板140外侧，支架横轴750固定安装在第一悬挂结构支架710以及第二悬挂结构支架720相交点之间，支架横轴750上可旋转的套接连接件751，连接件751用于连接农机具，在连接件751与悬挂机构横轴730之间设置液压装置740，其用于调整连接件751高度，进而可以使连接件更好的与农机具进行连接固定。

本发明提供的土槽车用农具测力装置的一种工作过程如下：

如图1～7所示，给出了本发明的一种实现形式，土槽车用农具测力装置工作过程包括准备工作和测力工作两部分，具体如下：

1、准备工作

为了避免六分力传感器在非工作状态仍然受力，防止因机具长时间固定在传感器上致使其因应力集中而发生损坏，本发明采用L型连接板200将悬挂连接架300与土槽车连接架100固定可拆卸的连接在一起，这样可以有效的减少六分力传感器600在非工作状态时受力；因此，在进行农具测力工作之前，需将L型连接板200拆除，将所有载荷全部加载到六分力传感器600上，进行农具的安装，将农具在悬挂机构700安装完成之后，我们需要对系统所受应力进行清零操作，之后便可以进行农具测力工作；

2、测力工作具体过程

由于农具在工作过程中会受到土壤的反作用力，它会产生各个方向的震动及旋转，需要将农具稳定安装在测力装置上，首先通过液压装置740调整连接件751的高度，通过连接件751以及悬挂机构横轴730将农具稳定安装，此时农具通过悬挂机构700和悬挂连接架300固结在六分力传感器600上，因此，农具在工作过程中的所有受力会传递到六分力传感器600上，六分力传感器600将数据传送到数据终端，完成农具实时受力情况的测量；在工作过程中也可通过悬挂机构700上的液压装置740随时调节农具与地面的高度，如果农具有旋转部件需要动力输入则由变速箱500为农具提供。

本发明还提供了一种土槽车用农具测力装置的测力方法，包括如下步骤：

步骤一、将农具稳定安装在测力装置上，首先通过液压装置740调整连接件751的高度，通过连接件751以及悬挂机构横轴730将农具稳定安装，此时农具通过悬挂机构700和悬挂连接架300固结在六分力传感器600上，因此，农具在工作过程中的所有受力会传递到六分力传感器600上，；

步骤二、农具进行前进作业，采集农具的前进速度V，当V＝6～10km/h时对农具的实时测力情况进行测量，并且在工作过程中也可通过悬挂机构700上的液压装置740随时调节农具与地面的高度；

步骤三、六分力传感器600实时采集测力的数据，并且将数据传送到数据终端，数据包括农具与土槽车的水平方向力F_A，农具垂直于地面的竖直方向力F_B，农具的前进方向力F_C，农具与土槽车的水平方向力矩T_A，农具垂直于地面的竖直方向力矩T_B，农具的前进方向力矩T_C；

步骤四、通过工作经验校正公式对步骤三中的水平方向力F_A，竖直方向力F_B以及前进方向力F_C进行数据校正，得到经验校正水平方向力F_A′，经验校正竖直方向力F_B′以及经验前进方向力F_C′如下：

式中，M为农具重量，单位为Kg，V为农具的前进速度，单位为km/h，p为农具安装后的液压装置的工作压强，单位为Pa，H为农具安装后连接件垂直于地面的高度，单位为m，e为自然对数的底数，M₀为进行校正用标准件的重量，单位为Kg，V₀为进行校正用标准件的前进速度，单位为km/h，p₀为进行校正用标准件安装后的液压装置的工作压强，单位为Pa，H₀为进行校正用标准件安装后连接件垂直于地面的高度，单位为m，δ_A为水平方向力的修正系数，δ_B为竖直方向力的修正系数，δ_C为前进方向力的修正系数，并且，M₀＝280Kg～500Kg，H₀＝0.65m～0.95m，δ_A＝3.79～4.04，δ_B＝3.83～4.15，δ_C＝3.81～4.09；其中，在本实施例中，M₀＝350Kg，H₀＝0.8m，δ_A＝3.92，δ_B＝4.05，δ_C＝4.02。

在另一种实施例中，还包括：当农具进行工作的前进速度V＞10km/h时，δ_C＝3.74～3.98；在本实施例中，δ_C＝3.88。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种土槽车用农具测力装置的测力方法，使用一种土槽车用农具测力装置，包括：

连接板，其与所述土槽车可拆卸的固定连接；

主立板，其与所述连接板固定连接，在所述连接板下方分别对称固定连接侧立板；

前立板，其通过矩形板固定连接在所述主立板前部；

悬挂连接架，其通过L型连接板可拆卸的固定连接在所述侧立板上；

其中，所述悬挂连接架包括：

连接侧板、后立板以及悬挂连接座板，所述连接侧板对称固定连接在所述后立板两侧，所述后立板与所述悬挂连接座板通过水平板固定连接形成空心结构；

悬挂连接座，其与所述悬挂连接座板可拆卸的固定连接，其用于连接农具；

六分力传感器，其可拆卸的固定安装在所述前立板以及所述后立板之间；

所述连接板包括上连接板以及下连接板；所述上连接板与所述下连接板均为竖直设置的矩形钢板，通过水平设置的矩形钢板与所述主立板焊接固定；

悬架机构包括：

第一悬挂机构支架，其连接在所述悬挂连接座的上方设置的圆孔处，所述悬挂连接座的下方与悬挂连接座盖形成的圆孔用于连接所述悬挂机构的横轴；

第二悬挂结构支架，其一端固定连接于所述第一悬挂支架的端部，另一端固定连接于所述侧立板外侧；

支架横轴，其固定安装在所述第一悬挂结构支架以及所述第二悬挂结构支架相交点之间，所述支架横轴上可旋转的套接连接件；

其中，在所述连接件与所述悬挂机构横轴之间设置液压装置，其用于调整所述连接件高度；连接件用于连接农具；

其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将所述农具安装在所述测力装置上，通过液压装置调整连接件的高度，将所述农具通过悬挂机构和悬挂连接架固结在传感器上；

步骤二、采集农具前进速度V，当V＝6～10km/h时对农具进行测力；

步骤三、采集测力的数据，包括农具与土槽车的水平方向力F_A，农具垂直于地面的竖直方向力F_B以及农具的前进方向力F_C；

步骤四、对所述水平方向力F_A，竖直方向力F_B以及前进方向力F_C进行数据校正，得到校正水平方向力F_A′，校正竖直方向力F_B′以及前进方向力F_C′如下：

式中，M为农具重量，V为农具的前进速度，p为农具安装后的液压装置的工作压强，H为农具安装后连接件垂直于地面的高度，M₀为进行校正用标准件的重量，V₀为进行校正用标准件的前进速度，p₀为标准件安装后的液压装置的工作压强，H₀为标准件安装后连接件垂直于地面的高度，δ_A为水平方向力的修正系数，δ_B为竖直方向力的修正系数，δ_C为前进方向力的修正系数，并且，δ_A＝3.79～4.04，δ_B＝3.83～4.15，δ_C＝3.81～4.09。

2.如权利要求1所述的土槽车用农具测力装置的测力方法，其特征在于，还包括：当农具工作的前进速度V>10km/h时，δ_C＝3.74～3.98。

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