CN113281067A - 一种水田轮六轴力测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水田轮六轴力测试装置包括三轴力传感器、信号放大器、滑环组件和数据采集卡，每个三轴力传感器安装于水田轮中相应的每条轮杆，所述信号放大器和滑环组件均安装于水田轮的轮辐，各个所述三轴力传感器均与信号放大器的输入端连接，所述信号放大器的输出端和滑环组件均与固定在车身中的数据采集卡连接连接。本发明采用三轴力传感器采集各条轮杆的数据，这些数据与滑环组件采集的数据进行耦合，以准确得到水田轮受到的六轴力，且得到的结果准确度高。

Description

一种水田轮六轴力测试装置
技术领域
本发明涉及农业机械装备技术，具体涉及一种水田轮六轴力测试装置。
背景技术
我国水田面积约占耕地总面积的25％，水田作业的机械化在我国农业现代化中占有举足轻重的地位。轻型水田动力底盘作业时容易出现行走轮粘土打滑、翘头和深泥脚陷车现象。亟需研究水田土壤与水田动力底盘水田轮的力学相互作用关系，为解决轻型水田动力底盘水田中作业中行进困难提供理论依据。
国产轻型水田动力底盘研发与日本，韩国相比起步较晚，产品基础理论研究薄弱，市场流通产品可靠性较差，存在传动效率低、液压系统不稳定和动力操控性能差等技术瓶颈，在实际底盘设计或者评估时，往往采用借鉴国外相关参数并结合以往设计经验的方法，很难有定量的数据分析和处理的装置与方法。
因此，为了研发具有中国自主知识产权的水田动力底盘整机装备，研发一种轻型水田动力底盘水田轮六分力测试装置，可以实时精确采集水田驱动轮所受六分力，研究水田车轮与土壤的力学相互作用关系，为国内生产企业提供可靠的理论支撑，解决实际生产应用中的技术瓶颈，同时也为智能化整机装备研究提供基础条件。
水田轮在水田中行进中分别受到三个力和三个扭矩的作用，分别是纵向力、侧向力、垂直力和侧倾力矩、侧向力矩、回正力矩。水田轮六分力测试系统可以精确测量水田车轮上的六分力(三方向力与三方向扭矩)，也可采集车轮转速、转角、前进、垂直方向的加速度信号、水田泥底层的路谱、水田底盘外部载荷，为轻型动力底盘整机研发、研究水田动力底盘水田轮与土壤互作关系、底盘内各部件疲劳寿命的计算和制动系统的性能评估提供重要数据。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种水田轮六轴力测试装置。此水田轮六轴力测试装置可准确测量水田轮在水田中行走时的六分力，为性能评估提供重要的依据。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本水田轮六轴力测试装置包括三轴力传感器、信号放大器、滑环组件和数据采集卡，每个三轴力传感器安装于水田轮中相应的每条轮杆，所述信号放大器和滑环组件均安装于水田轮的轮辐，各个所述三轴力传感器均与信号放大器的输入端连接，所述信号放大器的输出端和滑环组件均与固定在车身中的数据采集卡连接。
优选的，所述的水田轮六轴力测试装置还包括防泥罩，所述防泥罩安装于水田轮的轮辐，且所防泥罩与轮辐形成相对密封的安装腔，所述信号放大器位于安装腔内。
优选的，所述滑环组件包括倾角传感器和滑环，所述滑环的一端插入防泥罩后与信号放大器连接，所述滑环的另一端与车身连接；所述倾角传感器安装于轮辐，且所述倾角传感器与滑环连接，所述滑环通过电缆与数据采集卡连接。
优选的，所述三轴力传感器的外壳的两端均设有凸起的连接块，此连接块与外壳一体成型，所述轮杆设有与三轴力传感器的外壳匹配的卡槽及与连接块匹配的连接槽，所述三轴力传感器的外壳嵌入卡槽，所述连接块插入连接槽，且所述连接块与轮杆之间通过螺栓连接。
优选的，所述三轴力传感器的数量与水田轮轮杆的数量相等。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本发明中水田轮六轴力测试装置主要由三轴力传感器、信号放大器和滑环组件构成，将多个三轴力传感器直接安装于水田轮的轮杆，且三轴力传感器采集的信号通过信号放大器和滑环组件输送给车身中的控制器进行处理，从而唯对水田轮六分力准确可靠地测量。
2、本发明采用防泥罩对信号放大器等部件进行保护，从而保证检测数据的准确性，确保各个部件具有良好的工作性能。
3、本发明中的三轴力传感器在两端设置连接块，而轮杆设有卡槽和连接槽，且卡槽和连接槽分别与三轴力传感器的外壳及连接块匹配，从而方便将三轴力传感器安装于轮杆，且安装后的三轴力传感器稳定性高，确保检测精度高。
附图说明
图1是本发明的水田轮六轴力测试装置的结构示意图。
图2是本发明的水田动力底盘水田轮所受六分力示意图。
图3是本发明的三轴力传感器的结构示意图。
图4是本发明的滑环与信号放大器的连接示意图。
其中，1为三轴力传感器，2为信号放大器，3为滑环组件，4为轮杆，5为轮辐，6为防泥罩，7为滑环，8为电缆，9为壳体，10为连接块，11为水田轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的水田轮六轴力测试装置包括三轴力传感器、信号放大器、滑环组件和数据采集卡，每个三轴力传感器安装于水田轮中相应的每条轮杆，所述信号放大器和滑环组件均安装于水田轮的轮辐，各个所述三轴力传感器均与信号放大器的输入端连接，所述信号放大器的输出端和滑环组件均与固定在车身中的数据采集卡连接。
如图2所示，水田轮在水田中行进时，水田轮受到三个方向的力和三个方向的扭矩(即纵向力、侧向力、垂直力、侧倾力矩、侧向力矩和回正力矩)；而嵌入轮杆的三轴力传感器实时检测轮杆的应变信号以采集三个方向的力，而滑环的倾角传感器实时检测水田轮的旋转角度，三轴力传感器检测的数据及倾角传感器检测的数据均输送到数据采集卡，此数据采集卡再将这些数据输送到农业机械的控制系统里进行数据处理，即通过算法将所有的三轴力传感所检测的数据与倾角传感器采集的数据进行耦合得到水田轮所受到的六轴力。采用此结构采集的信号并结合计算到的到六轴力准确度高。而为进一步确保检测的准确性，三轴力传感器所检测的数据先经过信号放大器处理，再通过滑环及电缆输送到数据采集卡。
所述的水田轮六轴力测试装置还包括防泥罩，所述防泥罩安装于水田轮的轮辐，且所防泥罩与轮辐形成相对密封的安装腔，所述信号放大器位于安装腔内。防泥罩对信号放大器及倾角传感器等起到保护作用，避免信号放大器和倾角传感器等精密仪器受污泥的影响，保证各精密仪器检测结果的准确性及可靠性。
如图1和图4所示，所述滑环组件包括倾角传感器和滑环，所述滑环的一端插入防泥罩后与信号放大器连接，所述滑环的另一端与车身连接；所述倾角传感器安装于轮辐，且所述倾角传感器与滑环连接，所述滑环通过电缆与数据采集卡连接。并将采集的信号通过滑环输送给固定在车身的数据采集卡，则水田轮转过时，在滑环的作用下，电缆不随着一起转动，从而避免电缆发生缠绕而影响工作。
如图3所示，所述三轴力传感器的外壳的两端均设有凸起的连接块，此连接块与外壳一体成型，所述轮杆设有与三轴力传感器的外壳匹配的卡槽及与连接块匹配的连接槽，所述三轴力传感器的外壳嵌入卡槽，所述连接块插入连接槽，且所述连接块与轮杆之间通过螺栓连接。此设置保证三轴力传感器可稳定地固定在轮杆，且结构简单，进一步保证三轴力传感器采集数据的精准性及可靠性。
所述三轴力传感器的数量与水田轮轮杆的数量相等。采用与轮杆数量相等的三轴力传感器，可进一步提高得到水田轮所受六轴力数值的精确性。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水田轮六轴力测试装置，其特征在于：包括三轴力传感器、信号放大器、滑环组件和数据采集卡，每个三轴力传感器安装于水田轮中相应的每条轮杆，所述信号放大器和滑环组件均安装于水田轮的轮辐，各个所述三轴力传感器均与信号放大器的输入端连接，所述信号放大器的输出端和滑环组件均与固定在车身中的数据采集卡连接。
2.根据权利要求1所述的水田轮六轴力测试装置，其特征在于：还包括防泥罩，所述防泥罩安装于水田轮的轮辐，且所防泥罩与轮辐形成相对密封的安装腔，所述信号放大器位于安装腔内。
3.根据权利要求1所述的水田轮六轴力测试装置，其特征在于：所述滑环组件包括倾角传感器和滑环，所述滑环的一端插入防泥罩后与信号放大器连接，所述滑环的另一端与车身连接；所述倾角传感器安装于轮辐，且所述倾角传感器与滑环连接，所述滑环通过电缆与数据采集卡连接。
4.根据权利要求1所述的水田轮六轴力测试装置，其特征在于：所述三轴力传感器的外壳的两端均设有凸起的连接块，此连接块与外壳一体成型，所述轮杆设有与三轴力传感器的外壳匹配的卡槽及与连接块匹配的连接槽，所述三轴力传感器的外壳嵌入卡槽，所述连接块插入连接槽，且所述连接块与轮杆之间通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的水田轮六轴力测试装置，其特征在于：所述三轴力传感器的数量与水田轮轮杆的数量相等。
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