CN108844666B - 一种拖拉机悬挂测力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拖拉机悬挂测力装置，包括轴销式传感器，所述轴销式传感器通过万向节联轴器连接在后端设备与前端牵引设备之间，所述轴销式传感器包括轴销，所述轴销沿轴线方向开设通孔，在所述通孔内设有第一双剪型应变片和第二双剪型应变片，所述第一双剪型应变片和第二双剪型应变片布置在拖拉机牵引力测力点上，所述第一双剪型应变片包括第一应变片和第二应变片，第二双剪型应变片包括第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片串联连接。将方向不断变化的牵引力转化成对轴销而言方向固定的径向力，减弱了测量值随着悬挂角度的改变而发生的剧烈变化，提高了检测的精度。

Description

一种拖拉机悬挂测力装置
技术领域
本发明涉及一种测力装置，尤其涉及一种拖拉机悬挂测力装置。
背景技术
在拖拉机农机具组作业中，为了提高作业效率和质量，需要对农具进行牵引力控制。轴销式传感器因其具有精度高、测量范围大、结构简单、频响特性好、容易实现拖拉机牵引力的实时监测等优点，故在拖拉机悬挂测力装置上得到了广泛的应用。
传统的轴销式传感器原理是在轴销中心开孔和轴销剪切位置开设凹槽。在中心孔内凹槽中心位置上,单向力方向布置双剪型应变片,并组成惠斯通电桥,通过电桥输出值来计算单向载荷。这种轴销式传感器只能对单方向径向载荷进行测量。有的厂家对该种传感器进行了改进,在轴截面的水平和竖直两个方向布置应变片,制成了能测量两个方向载荷的双向力轴销传感器。但在具体实践中, 轴销所受径向载荷的方向是不固定,因此,对于变方向径向载荷的测量,传统的轴销式传感器并不适用,极大地限制了轴销式传感器的应用范围和使用价值。
发明内容
本发明为了解决现有轴销式传感器测量方向固定，测量结果不精确的问题，提供了一种拖拉机悬挂测力装置。
本发明所采取的技术方案为：一种拖拉机悬挂测力装置，包括轴销式传感器，所述轴销式传感器通过万向节联轴器连接在后端设备与前端牵引设备之间，所述轴销式传感器包括轴销，所述轴销沿轴线方向开设通孔，在所述通孔内设有第一双剪型应变片和第二双剪型应变片，所述第一双剪型应变片和第二双剪型应变片布置在拖拉机牵引力测力点上，所述第一双剪型应变片包括第一应变片和第二应变片，第二双剪型应变片包括第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片串联连接。
进一步的，所述第一应变片和第四应变片之间串联有零点温度补偿电阻Rt，所述第二应变片和第三应变片之间串联有零点输出补偿电阻RZ。
进一步的，第三应变片和第四应变片两端并联灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri，所述灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri串联连接。
进一步的，输出调整电阻Ro串联在输出回路上,所述输出回路的正极从第一应变片5a和第二应变片5b之间引出，输出回路的负极从第三应变片6a和第四应变片6b之间引出。
进一步的，所述第一双剪型应变片和第二双剪型应变片轴对称分布在所述通孔侧壁上。
进一步的，所述第一应变片和第二应变片呈八字形分布，所述第三应变片和第四应变片呈八字形分布。
进一步的，所述轴销式传感器一端通过万向节联轴器铰接后端设备，一端固定连接前端牵引设备，所述前端牵引设备为拖拉机，所述后端设备为农具。
进一步的，所述万向节式联轴器主动轴通过第一U型块和一对链板连接从动轴，从动轴通过第二U型块连接轴销式传感器，其中主动轴的截面为方形，焊接在拉杆上，从动轴截面是圆形，焊接在与轴销式传感器相连的第二U型块上。
本发明所产生的有益效果包括：本发明中的悬挂式测力装置的轴销式传感器通过万向节联轴器与拉杆相连，保证了轴销式传感器和拉杆的随动，从而保证了测力方向始终沿着拉杆方向，即受力的主要方向，将方向不断变化的牵引力转化成对轴销而言方向固定的径向力，减弱了测量值随着悬挂角度的改变而发生的剧烈变化，提高了检测的精度。为了提高轴销式传感器的综合性能指标，采用多种补偿电路，对其逐步进行电路补偿与调整，增加了测量结果的可靠性。
附图说明
图1 本发明中测力装置的结构示意图；
图2 本发明中双剪型应变片的位置结构示意图；
图3 本发明中应变片的位置结构示意图；
图4 本发明中惠斯通电桥电路。
图中1、轴销式传感器，2、拉杆，3、主动轴，4、第一U型块，5、链板，6、从动轴，7、第二U型块，8、第一双剪型应变片，9、第二双剪型应变片，10、第一应变片，11、第二应变片，12、第三应变片，13、第四应变片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，一种拖拉机悬挂测力装置，采用轴销式传感器1进行牵引力的测量，包括轴销和惠斯通电桥电路。
一种拖拉机三点式悬挂测力装置，考虑到安装和使用的方便性，轴销式传感器1安装在三点式悬挂的拉杆2与拖拉机机体铰接点处，一端通过万向节联轴器与前端牵引设备相接，一端连接拉杆2连接，前端牵引设备为拖拉机，后端设备为农具或其它需要牵引的设备，拉杆2连接前端设备和后端设备。万向节式联轴器主动轴3通过第一U型块4和一对链板5连接从动轴6，从动轴6通过第二U型块7连接轴销式传感器1，其中主动轴3的截面为方形，焊接在拉杆2上，从动轴6截面是圆形，焊接在与轴销式传感器1相连的第二U型块7上。运动传递路线为，主动轴3将拉杆2的摆动传递给从动轴6，与从动轴6相连的第二U型块7围绕轴销式传感器1转动，将传过来的摆动转换为轴销式传感器1的旋转，从而实现轴销式传感器1和拉杆2的同步运动，保证了测力方向始终沿着拉杆2方向，提高了检测的精度。
如图2和图3所示，一种拖拉机悬挂测力装置，惠斯通电桥电路由第一双剪型应变片8和第二双剪型应变片9组成，分布在中心孔内的牵引力测力点上，沿轴销式传感器1的轴线开设有通孔，第一双剪型应变片8和第二双剪型应变片9通过粘贴工艺贴于中心孔内，沿拉杆2方向布置。第一双剪型应变片8包括第一应变片10和第二应变片11, 第二双剪型应变片9包括第三应变片12和第四应变片13。所述第一双剪型应变片8和第二双剪型应变片9轴对称分布在所述通孔侧壁上。所述第一应变片10和第二应变片11呈八字形分布，所述第三应变片12和第四应变片13呈八字形分布。
为了提高轴销式传感器1的综合性能指标，惠斯通电桥电路采用多种补偿电路，对其逐步进行电路补偿与调整,包括零点温度补偿电阻Rt、零点输出补偿电阻RZ、灵敏度温度补偿电阻Rm、输入调整电阻Ri和输出调整电阻Ro。
其中,第一应变片10、第二应变片11、第三应变片12和第四应变片13依次串联在一个回路中,零点温度补偿电阻Rt串联在第一应变片10与第四应变片13之间；零点输出补偿电阻RZ串联在第二应变片11与第三应变片12之间；灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri串联,并与第三应变片12和第四应变片13并联；输出调整电阻Ro串联在输出回路上,所述输出回路的正极从第一应变片10和第二应变片11之间引出,输出回路的负极从第三应变片12和第四应变片13之间引出；U4(U5)为左(右)轴销式传感器1输出电压。
所述拖拉机三点式悬挂测力装置，径向力模型标定过程如下：
步骤1：在轴销式传感器1中心孔内的牵引力测力点上分布惠斯通电桥电路，输出应变信号；
步骤2：建立径向力模型：径向力的大小为输出电压的线性函数，方向沿着拉杆2的方向；
步骤3：在标定试验机上对轴销式传感器1的圆周上进行加载沿特定方向的不同大小的径向力,采集与每个加载径向力对应的应变信号，完成径向力模型的标定；
所述拖拉机三点式悬挂测力装置，牵引力测量过程如下：
步骤1：通过径向力模型计算获得轴销式传感器1所承受的径向力大小；
步骤2：将左、右下拉杆2处铰接轴销式传感器1的径向力相加，获得牵引力的大小。
上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：包括轴销式传感器，所述轴销式传感器通过万向节联轴器连接在后端设备与前端牵引设备之间，所述轴销式传感器包括轴销，所述轴销沿轴线方向开设通孔，在所述通孔内设有第一双剪型应变片和第二双剪型应变片，所述第一双剪型应变片和第二双剪型应变片布置在拖拉机牵引力测力点上，所述第一双剪型应变片包括第一应变片和第二应变片，第二双剪型应变片包括第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片串联连接；所述轴销式传感器一端通过万向节联轴器铰接后端设备，一端固定连接前端牵引设备，所述万向节联轴器主动轴通过第一U型块和一对链板连接从动轴，从动轴通过第二U型块连接轴销式传感器，其中主动轴的截面为方形，焊接在拉杆上，从动轴截面是圆形，焊接在与轴销式传感器相连的第二U型块上；运动传递路线为，主动轴将拉杆的摆动传递给从动轴，与从动轴相连的第二U型块围绕轴销式传感器转动，将传过来的摆动转换为轴销式传感器的旋转，从而实现轴销式传感器和拉杆的同步运动，保证了测力方向始终沿着拉杆方向。
2.根据权利要求1所述的拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：所述第一应变片和第四应变片之间串联有零点温度补偿电阻Rt，所述第二应变片和第三应变片之间串联有零点输出补偿电阻RZ。
3.根据权利要求1所述的拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：第三应变片和第四应变片两端并联灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri，所述灵敏度温度补偿电阻Rm和输入调整电阻Ri串联连接。
4.根据权利要求1所述的拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：输出调整电阻Ro串联在输出回路上,所述输出回路的正极从第一应变片(5a)和第二应变片(5b)之间引出，输出回路的负极从第三应变片(6a)和第四应变片(6b)之间引出。
5.根据权利要求1所述的拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：所述第一双剪型应变片和第二双剪型应变片轴对称分布在所述通孔侧壁上。
6.根据权利要求1所述的拖拉机悬挂测力装置，其特征在于：所述第一应变片和第二应变片呈八字形分布，所述第三应变片和第四应变片呈八字形分布。
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