CN108982272B - 一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，包括动力系统和与动力系统通过第一联轴器动力连接的传动系统；还包括测试系统以及可升降固定器；所述测试系统包括滚筒回转轴，与所述传动系统通过第二联轴器动力连接；销齿，沿所述滚筒回转轴的周向固定安装于滚筒回转轴的侧壁；凹板筛，与所述滚筒回转轴同轴设置且位于所述滚筒回转轴下方，所述凹板筛上安装有温度传感器；以及三向力传感器，设置在所述凹板筛下方，所述凹板筛通过卡紧装置固定安装于所述三向力传感器上方；所述可升降固定器设置在所述三向力传感器和工作台面之间且与所述三向力传感器固定连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，属于农业机械领域。
背景技术
目前，开展摩擦磨损试验的主要目的有：进行各种摩擦副摩擦学性能的基础性分析、评定材料的摩擦磨损性能、评定润滑油的工作性能和进行使用条件下的工况分析等。现有的摩擦磨损试验机不能较好的分析花生摘果实际摩擦磨损以及碰撞的情况。农业领域大部分还在采用传统方式来对作物的摩擦系数进行测量，将作物水平放置测量仪的测试平台，然后手动缓慢摇动手柄改变测试平台的水平夹角，当作物开始下滑时停止转动手柄，此时平台与水平面的夹角即为摩擦角。通过摩擦角来计算作物与测试平台表面的摩擦系数。传统测量摩擦角的方法简单有效，但由于手动操作及外界的因素导致误差较大，而且在添加条件上有局限性，导致测量作物在不同工况下的摩擦系数不够精确。因此对于不同种类作物的机械种植和收获过程中涉及到的摩擦试验，需要更专业的摩擦磨损设备来开展进一步的研究。同时传统的摩擦磨损试验机也缺乏对碰撞的研究，不能较为全面的分析花生摘果过程中的摩擦磨损情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种实验更加贴近实际应用、实验精确度高、性能更加可靠的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，包括动力系统和与动力系统通过第一联轴器动力连接的传动系统，还包括测试系统以及可升降固定器；所述测试系统包括:
滚筒回转轴，与所述传动系统通过第二联轴器动力连接；
销齿，沿所述滚筒回转轴的周向固定安装于滚筒回转轴的侧壁；
凹板筛，与所述滚筒回转轴同轴设置且位于所述滚筒回转轴下方；所述凹版筛为弧形筛板，凹板筛上安装有温度传感器。
以及三向力传感器，所述凹板筛通过卡紧装置固定安装于所述三向力传感器上方；
所述可升降固定器设置在所述三向力传感器和工作台面之间且与所述三向力传感器固定连接。
本发明进一步限定的技术方案为：可升降固定器包括底座、蜗杆、内螺纹结构的蜗轮、安装于蜗轮内的升降丝杆以及丝杠头部端盖；升降丝杆上位于蜗轮的两侧分别套设有第一轴承和第二轴承；三向力传感器通过连接件固定安装于丝杠头部端盖上。
进一步的，可升降固定器还包括设置在可升降固定器侧壁上的调节杆。
进一步的，还包括安装在卡紧装置上方的温度加热装置，可调节温度来模拟各工况温度条件。
进一步的，传动系统为扭矩传感器；扭矩传感器、温度传感器以及三向力传感器通过RS 232/485串口连接到计算机。
进一步的，动力系统采用变频式交流电机。
进一步的，销齿与凹板筛间的碰撞摩擦因数f：
f＝Ft/Fp；其中为Fp为三向力传感器检测到的销齿加载于凹板筛的碰撞力值，Ft为扭矩传感器检测到的加载于滚筒回转轴上的扭矩。
本发明的有益效果是：本发明的试验机可以在很宽的范围内根据工况的不同来对转速、时间、温度以及摩擦副表面状况等来进行调整。既可以对试件在各种影响因素作用下其摩擦磨损性能的变化情况进行观察，也可以对相应的实物进行实际工况模拟分析研究，同时也能够实现对花生摘果过程中所受的碰撞进行分析，从而实现对试件材料的摩擦-碰撞学特性及其对应产品的综合使用性能分析。
附图说明
图1是本实施例1试验机的试验机总体结构组成示意图。
图2是本实施例1试验机的固定升降器的结构示意图。
图3是本实施例1试验机的数据采集分析编程原理图；其中：图3-1是三向力传感器数据收集原理图；图3-2是扭矩传感器数据收集原理图；图3-3是温度传感器数据收集原理图；图3-4是数据运算输出原理图。
图4为本实施例1试验机的信息采集处理原理框图。
图5为表面温度以及摩擦系数与时间的关系曲线。
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的说明。
实施例1
本实施例提供的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，如图1所示：至少包括变频式交流电机1，电机固定支架2，第一联轴器3，扭矩传感器4，第二联轴器5，销齿6，销齿固定器7，仿滚筒式回转轴8，凹板筛9，温度传感器10，温度加热装置11，三向力传感器12，升降固定器调节杆13，可升降固定器14，凹板筛卡紧装置15，轴承支架16，扭矩传感器支架17，工作台18，电动机速度控制器19，丝杆头部端盖20，丝杆21，端盖22，蜗杆23，第一轴承24，底座25，蜗轮26以及第二轴承27。
变频式交流电机1通过电机支撑架2固定在工作台18上，其回转速度由电动机速度控制器19来控制；扭矩传感器4通过扭矩传感器支撑架17固定在工作台18上，变频式交流电机1的输出轴通过第一联轴器3与扭矩传感器4连接；扭矩传感器4通过第二联轴器5与仿滚筒式回转轴8连接。销齿6沿滚筒回转轴的轴向采用销齿固定器7固定安装于滚筒回转轴的侧壁上。
凹板筛9与滚筒回转轴同轴设置且位于滚筒回转轴下方，凹版筛为弧形筛板，温度传感器10固定安装在凹板筛上。
三向力传感器12设置在凹板筛9下方，凹板筛9通过卡紧装置15固定安装于三向力传感器12上方；可升降固定器14设置在三向力传感器12和工作台面18之间且与三向力传感器12固定连接。温度加热装置11安装于三向力传感器12上的卡紧装置15上，通过计算机温度调节软件来调节加热凹板筛的温度，模拟各工况温度条件。
扭矩传感器4通过扭矩传感器支撑架17固定在工作台18上，可升降固定器14通过螺栓螺纹与三向力传感器12固定在一起，三向力传感器12通过螺栓螺纹固定在可升降固定器14上。
如图2所示，可升降固定器14包括底座25、蜗杆23、内螺纹结构的蜗轮26、安装于蜗轮内的升降丝杆21、丝杠头部端盖20以及设置在可升降固定器侧壁上的调节杆13；升降丝杆21上位于所述蜗轮26的两侧分别套设有第一轴承24和第二轴承27；三向力传感器12通过螺栓固定安装于所述丝杠头部端盖20上。可升降固定器14采用蜗轮26蜗杆23传动，蜗杆23旋转，蜗轮26中心是内螺纹结构，和升降丝杆21相配合，蜗轮26旋转带动丝杆23做轴向运动。从而带动凹板筛上下移动，调节凹板筛与销齿之间的距离。
可升降固定器14采用手动调节调节杆13来调节凹版筛与销齿之间的摩擦接触压力。同时可通过调整回转轴上销齿6的数量来调节喂入量大小。
本发明提供的摩擦磨损试验机在工作时，通过变频式交流电机1实现输出转矩的连续调节，通过调整可升降固定器14的高度可实现摩擦面的受力情况及其温度变化。
摩擦磨损试验过程中，固定器的三轴力、回转轴扭矩及温度变化数据分别由三向力传感器12、扭矩传感器4以及温度传感器10测量并通过RS232/485串口连接到计算机。在工作时可根据实际工况条件不同而进行调节，可通过调整回转轴上销齿6的固定数量调节喂入量大小；可通过改变变频式交流电机1的频率来实现对仿滚筒式回转轴8转速的调节；可通过调节仿滚筒式回转轴8转速以及凹板筛9与仿滚筒式回转轴8之间的距离来调节泥沙携带量；可通过手动调整可升降固定器14的高度来调节作业过程中销齿6与凹板筛9之间的接触面积。
通过可升降固定器14调整试件高度来调整销6与凹板筛9之间的接触情况，并通过所述三向力传感器12检测加载于所述凹板筛卡紧装置15上凹板筛9的碰撞力值，记录为Fp；使所述变频式交流电机1驱动所述仿滚筒式回转轴8在所述轴承支架16内转动；利用所述扭矩传感器4检测加载于所述仿滚筒式回转轴8上的扭矩，记录为Ft；通过计算机收集所述扭矩传感器4和三向力传感器12的检测数据，并计算得出销齿6与凹板筛9间的碰撞摩擦因数，记为f：
f＝Ft/Fp；
图3为LabVIEW数据采集编程原理图，其中图3-1收集三向力传感器12测量的法向及水平受力数据并计算出碰撞力值Fp，图3-2收集扭矩传感器4测量的扭矩力值Ft，图3-3收集温度传感器10测量的温度数据，图3-4将三向力传感器12、扭矩传感器4、实验测量数据，并进计算得出摩擦系数f。并将表面温度以及摩擦系数与时间的关系曲线如图5所示。
如图4所示，数据收集系统即通过LabVIEW收集信号各种信号经过数据采集和计算机处理，最终可以得到载荷-时间，扭转力矩-时间，表面温度-时间，摩擦系数-时间等关系曲线。
本发明试验机在实际使用中，模拟了真实的花生摘果过程。可根据不同的工况条件来改变喂入量，工作温度，滚筒转速以及泥沙携带量等。同时也引入了回转碰撞的概念，将摩擦磨损与碰撞理念相结合能，能够更好的分析花生摘果过程中摩擦-碰撞情况。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，包括动力系统和与动力系统通过第一联轴器动力连接的扭矩传感器；其特征在于：还包括测试系统以及可升降固定器；所述测试系统包括
滚筒回转轴，与所述扭矩传感器通过第二联轴器动力连接；
销齿，沿所述滚筒回转轴的周向固定安装于滚筒回转轴的侧壁；
凹板筛，与所述滚筒回转轴同轴设置且位于所述滚筒回转轴下方；
以及三向力传感器，所述凹板筛通过卡紧装置固定安装于所述三向力传感器上方；
所述可升降固定器设置在所述三向力传感器和工作台面之间且与所述三向力传感器固定连接；
所述可升降固定器包括底座、蜗杆、内螺纹结构的蜗轮、安装于蜗轮内的升降丝杆以及丝杠头部端盖；所述升降丝杆上位于所述蜗轮的两侧分别套设有第一轴承和第二轴承；所述三向力传感器通过连接件固定安装于所述丝杠头部端盖上。
2.根据权利要求1所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：所述可升降固定器还包括设置在可升降固定器侧壁上的调节杆。
3.根据权利要求2所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：还包括安装于所述凹板筛上的温度传感器。
4.根据权利要求3所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：还包括安装在所述卡紧装置上方的温度加热装置。
5.根据权利要求4所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：所述扭矩传感器、温度传感器以及三向力传感器通过RS232/485串口连接到计算机。
6.根据权利要求5所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：所述动力系统采用变频式交流电机。
7.根据权利要求6所述的花生摘果碰撞摩擦磨损实验机，其特征在于：所述销齿与凹板筛间的碰撞摩擦因数f：
f＝Ft/Fp；其中为Fp为所述三向力传感器检测到的销齿加载于凹板筛的碰撞力值，所述Ft为扭矩传感器检测到的加载于滚筒回转轴上的扭矩力值。
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