CN110954410A - 一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，该试验装置可以实现高度调节和角度调节；其中高度调节主要是模拟马铃薯在筛面跌落高度损伤影响测定；角度调节是为了模拟摆动分离筛的倾斜角度调节变化规律，该装置用于测试马铃薯在收获和储运过程中马铃薯与机械设备发生碰撞的力学变化规律，该试验装置可以为马铃薯挖掘机等装备调试或改进提供科学依据。
Description
技术领域
本发明属于铃薯挖掘机研究试验设备，特别涉及一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置。
背景技术
马铃薯挖掘机是马铃薯收获的重要机械设备，马铃薯挖掘机工作过程中，薯土混合物由挖掘铲铲起，通过升运链输送到摆动分离筛，在升运链输送过程中薯土混合物进行第一次筛分，在摆动分离筛面上进行二次筛分；两次筛分过程中马铃薯会发生跳跃现象，此外，由于摆动分离筛在摆动过程中产生振动，也容易引起马铃薯在筛面的跳跃，极易造成马铃薯的破皮损伤，从而影响马铃薯的品质和储藏时间；马铃薯碰撞的机械损伤很难直接通过在收获过程中测得，只能通过冲击力学试验进行测定，现有还没有相关的测试装置。
为了解决马铃薯在收获和储运过程中与机械设备发生碰撞，而造成块茎的机械损伤的问题，需要寻求影响损伤过程中力学变化规律，为装备调试或改进提供科学依据；发明人设计一套测试装置，该装置可以为马铃薯、苹果、梨等块茎类水果蔬菜的损伤及力学测定提供参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，该装置用于测试马铃薯在收获和储运过程中与机械设备发生碰撞的力学变化规律，为装备调试或改进提供科学依据。
本发明采用的技术方案如下：一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置,包括设备支架和撞击平台，所述的设备支架主要由竖直杆、水平杆组成，竖直杆上活动安装水平杆，水平杆可以沿着竖直杆上下移动，改变离地高度；水平杆的后端与竖直杆连接，前端设置一个圆形的掉落口，作为下落的初始位置；掉落口正下方设置有撞击平台；所述的撞击平台包括底座，底座上安装用于测试冲击力的传感器，传感器将信号输入电脑显示。
优选的，上述的传感器采用测力传感器，并配套连接数字转换模块或带通信仪表，再将信号输入电脑显示处理数据。
优选的，上述的传感器采用压电石英力传感器，并配套连接电荷放大器、多功能数字式荧光示波器；测量时，碰撞压电石英力传感器时会产生感应电荷，电荷经过电荷放大器放大后被送入示波器，通过示波器的示波屏显示出碰撞载荷波形，并且导入电脑中进行下一步的分析。
进一步优化，上述的传感器的上表面还安装一块硬质薄板。
上述的竖直杆为一根方管，水平杆为L型的方管，水平杆后面贴近竖直杆的前面，水平杆后面设置有上、下两个可以套在竖直杆上的矩形套环，套环的后面设置安装螺栓的通孔，用螺栓穿过通孔与竖直杆后面接触旋紧固定。
进一步优化，上述的竖直杆上，自下而上设置有刻度线，0刻度在下方，且0刻度与撞击平台的上表面在同一平面内。
进一步优化，上述的撞击平台下安装转动机构用以调节角度。
上述的转动机构包括安装在撞击平台底座下方的支撑座，支撑座上表面安装可以转动的合页，合页的前边与支撑座的前边铰接；撞击平台底座与合页固定连接。
优选的，在撞击平台底座后侧下方用不同高度的垫块支撑，实现角度调节。
优选的，上述的撞击平台底座后侧下方设置联动机构，底座下表面后侧中央设置铰接部，铰接部铰接第一连杆，第一连杆后端铰接第二连杆，第二连杆杆身上设置滑槽一，滑槽一后端贯通第二连杆后端；第二连杆旁平行设置有固定不动的滑动座，滑动座上设置与滑槽一相对的滑槽二，用螺栓穿过滑槽一、滑槽二后用螺母旋紧，将第二连杆定位；所述的水平杆改进为伸缩杆结构，能够进行长短调节。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，该试验装置可以实现高度调节和角度调节；其中高度调节主要是模拟马铃薯在筛面跌落高度损伤影响测定；角度调节是为了模拟摆动分离筛的角度调节变化规律，该装置用于测试马铃薯在收获和储运过程中马铃薯与机械设备发生碰撞的力学变化规律，该试验装置可以为马铃薯挖掘机等装备调试或改进提供科学依据。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为撞击平台的立体结构示意图。
图3为设备支架的细节结构图。
图4为转动机构的结构示意图。
图5为联动机构的结构示意图一。
图6为联动机构的结构示意图二。
图7为围挡的结构示意图。
图8为整体结构示意图。
图中：设备支架1，撞击平台2，竖直杆3，水平杆4，掉落口5，底座6，传感器7，硬质薄板8，套环9，螺栓10，刻度线11，支撑座12，合页13，垫块14，铰接部15，第一连杆16，第二连杆17，滑槽一18，滑动座19，滑槽二20，螺母21，围挡22。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍，以下所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，包括设备支架1和撞击平台2，所述的设备支架1主要由竖直杆3、水平杆4组成，竖直杆3上活动安装水平杆4，水平杆4可以沿着竖直杆3上下移动，改变离地高度；水平杆4的后端与竖直杆3连接，前端设置一个圆形的掉落口5，作为下落的初始位置；掉落口5正下方设置有撞击平台2；所述的撞击平台2包括底座6，底座6上安装用于测试冲击力的传感器7（如图2所示），可以采用测力传感器，例如采用品牌为诺赛希斯、型号为NOS-306的测力传感器；并配套连接数字转换模块或带通信仪表，再将信号输入电脑显示处理数据。
进一步，本试验测量的是瞬时冲击力，这种冲击力属于动态力；冲击的瞬间由于接触时间短暂，为了提高测量结果的可信度，就需要精确的测量出瞬时冲击力的大小和载荷谱；所以，测试冲击力的传感器7更优选的选用压电石英力传感器，并连接电荷放大器和多功能数字式荧光示波器来实现冲击力的测量和显示；测量时，碰撞压电石英力传感器时会产生感应电荷，电荷经过电荷放大器放大后被送入示波器，这样示波屏上会显示出碰撞载荷波形，并且可导入电脑中进行下一步的分析。
进一步，上述传感器7的接触面比较小，而且传感器直接碰撞，当瞬时冲击力很大时，碰撞会破坏传感器的工作表面，得出错误数据；因此，在测力传感器的上表面再安装一块直径为10cm左右的硬质薄板8（如图2所示）；此外，硬质薄板8最好设计为可拆卸的结构，例如采用埋头螺钉与传感器7上表面固定，这样可以更换不同材质的硬质薄板8，用于研究马铃薯与不同材质硬质薄板8碰撞研究，进一步扩大了使用范围。
上述的水平杆4可以沿着竖直杆3上下移动，改变离地高度，移动至指定高度后需要固定；如图3所示，所示的竖直杆3为一根方管，水平杆4为L型的方管，水平杆4后面贴近竖直杆3的前面，水平杆4后面设置有上、下两个可以套在竖直杆3上的矩形套环9，套环9的后面设置安装螺栓的通孔，用螺栓10穿过通孔与竖直杆3后面接触旋紧固定。
为了更加直观的看出下落点到下方的撞击平台之间的距离，方便调整高度，在竖直杆3上，自下而上设置有刻度线11，0刻度在下方，且0刻度与撞击平台2的上表面在同一平面内。
上述测试装置的具体使用方法为：调节水平杆4至指定的测试高度并固定，将马铃薯从掉落口5由静止状态释放，马铃薯撞击传感器7测得冲击力的大小，记录测试高度、冲击力的大小，以及马铃薯损伤程度；同一测试高度需要进行多组试验验证，且同一高度试验用马铃薯规格尽量保持一致。
上述装置只能用于测试正面碰撞，而马铃薯挖掘机的摆动分离筛有时会调节为倾斜状态，摆动分离筛的倾角随着薯土混合物的特性（根据土壤的黏度区分：易分离和难分离）调节角度；此时的撞击为斜面碰撞；所以，本测试装置进一步优化改进。
上述的撞击平台进一步改进为可以调节角度，如图4所示，是其中的一种撞击平台2可以调节角度的具体结构，上述的撞击平台安装在转动机构上，所述的转动机构包括安装在撞击平台底座5下方的支撑座12，支撑座12上表面安装可以转动的合页13，合页13的前边与支撑座12的前边铰接；撞击平台底座6与合页13固定连接，通过在撞击平台底座6后侧下方用不同高度的垫块14支撑，实现角度调节。
进一步改进，撞击平台底座6后侧下方设置联动机构替代垫块14支撑，如图5、6所示，具体地，底座6下表面后侧中央设置铰接部15，铰接部15铰接第一连杆16，第一连杆16后端铰接第二连杆17，第二连杆17杆身上设置滑槽一18，滑槽一18后端贯通第二连杆17后端；第二连杆17旁平行设置有固定不动的滑动座19，滑动座19上设置与滑槽一18相对的滑槽二20，用螺栓10穿过滑槽一18、滑槽二20后用螺母旋紧，将第二连杆17定位；相比于垫块14支撑，联动机构能够防止撞击平台碰撞时弹跳。
当撞击平台2与水平面有一点角度时，撞击平台2的中心点位置会改变，为了尽量保证下落的马铃薯还能够准确的落在撞击平台上，上述水平杆4改进为伸缩杆结构，能够进行长短调节，使得掉落口5位于撞击平台2的中心点的正上方。
上述测试装置用于斜面碰撞的具体使用方法为：调节撞击平台2至要求的碰撞角度，调节水平杆4至指定的测试高度并固定，并调节水平杆长短，使得掉落口5位于撞击平台2的中心点的正上方，将马铃薯从掉落口5由静止状态释放，马铃薯撞击传感器7测得冲击力的大小，记录测试高度、冲击力的大小，以及马铃薯损伤程度；同一测试高度需要进行多组试验验证，且同一高度试验用马铃薯规格尽量保持一致。
此外，马铃薯与撞击平台2碰撞后会乱跑，在撞击平台2周围设置一圈柔软围挡22进行阻拦，且地面上也需要铺设一些柔软的垫子进行保护，避免二次碰撞对马铃薯造成的损伤影响试验结果（如图7所示）。
通过本试验装置可以研究马铃薯损伤的影响因素，试验装置可以实现高度调节和角度调节；其中高度调节主要是模拟马铃薯在筛面跌落高度损伤影响测定；角度调节是为了模拟摆动分离筛的角度调节变化规律，由于马铃薯挖掘机的摆动分离筛的倾角随着薯土混合物的特性（根据土壤的黏度区分：好分离和难分离），可调节角度，为了在薯土高效分离基础上降低马铃薯损伤；该试验装置可以为马铃薯挖掘机等装备调试或改进提供科学依据。
尽管参照前述实例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，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。
Claims (10)
1.一种研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置,其特征是，包括设备支架和撞击平台，所述的设备支架主要由竖直杆、水平杆组成，竖直杆上活动安装水平杆，水平杆可以沿着竖直杆上下移动，改变离地高度；水平杆的后端与竖直杆连接，前端设置一个圆形的掉落口，作为马铃薯下落的初始位置；掉落口正下方设置有撞击平台；所述的撞击平台包括底座，底座上安装用于测试冲击力的传感器，传感器将信号输入电脑显示。
2.根据权利要求1所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的传感器采用测力传感器，并配套连接数字转换模块或带通信仪表，再将信号输入电脑显示处理数据。
3.根据权利要求1所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的传感器采用压电石英力传感器，并配套连接电荷放大器、多功能数字式荧光示波器；测量时，碰撞压电石英力传感器时会产生感应电荷，电荷经过电荷放大器放大后被送入示波器，通过示波器的示波屏显示出碰撞载荷波形，并且导入电脑中进行下一步的分析。
4.根据权利要求1-3任一所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的传感器的上表面还安装一块硬质薄板。
5.根据权利要求4所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的竖直杆为一根方管，水平杆为L型的方管，水平杆后面贴近竖直杆的前面，水平杆后面设置有上、下两个可以套在竖直杆上的矩形套环，套环的后面设置安装螺栓的通孔，用螺栓穿过通孔与竖直杆后面接触旋紧固定。
6.根据权利要求5所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的竖直杆上，自下而上设置有刻度线，0刻度在下方，且0刻度与撞击平台的上表面在同一平面内。
7.根据权利要求6所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的撞击平台下安装转动机构用以调节角度。
8.根据权利要求7所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的转动机构包括安装在撞击平台底座下方的支撑座，支撑座上表面安装可以转动的合页，合页的前边与支撑座的前边铰接；撞击平台底座与合页固定连接。
9.据权利要求8所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：在撞击平台底座后侧下方用不同高度的垫块支撑，实现角度调节。
10.据权利要求8所述的研究马铃薯碰撞损伤用力学测试装置，其特征在于：所述的撞击平台底座后侧下方设置联动机构，底座下表面后侧中央设置铰接部，铰接部铰接第一连杆，第一连杆后端铰接第二连杆，第二连杆杆身上设置滑槽一，滑槽一后端贯通第二连杆后端；第二连杆旁平行设置有固定不动的滑动座，滑动座上设置与滑槽一相对的滑槽二，用螺栓穿过滑槽一、滑槽二后用螺母旋紧，将第二连杆定位；所述的水平杆改进为伸缩杆结构，能够进行长短调节。
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