CN115655676A - 一种土槽试验台车及配套土槽试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土槽试验台车及配套土槽试验台。为新型农机研制提供基础的试验平台，缩短新型农机的投产周期。由于云南省内土槽试验平台较少，试验条件较差，本发明根据云南丘陵地区耕地环境设计土槽试验平台，相比于其他土槽试验平台，除了增强试验平台稳定性、数据采集准确性外，还具有特殊性，土槽内填充物为云南特有红壤，土槽试验台车前工作装置为镇压辊子，随车行驶同步工作，可以将土面塑造出具有特定坡度的地形，从而模拟出农机具在坡耕条件下作业的情况，并且可以实时采集工况下的各项参数，如农机具入土深度、行驶阻力等，为生产出丘陵山区耕地适应性更强的农机具提供了更准确的改进方向，加快新型农机发展。

Description

一种土槽试验台车及配套土槽试验台

技术领域

本发明涉及农业器械技术领域，特别是涉及一种土槽试验台车以及配套土槽试验台。

背景技术

土槽试验台车能够弥补田间试验的不足，针对农业机械整机或工作部件及行走机构的性能进行试验，以测试必须的参数。同时可以解决各种农业机械整机或工作部件在田间试验时由于农时、季节性等现实问题，更加科学地评价农业机械整机或工作部件的性能，改善试验手段，进行理论分析和研究，缩短农业机械整机或工作部件的研制和投产周期，及时提供适合山地地貌使用的现代农业机械，使现代农业机械技术在经济作物种植产业中发挥重要作用，加快推进云南省山地丘陵的农业机械化和现代化生产具有重要意义。

近年来，土槽试验台逐渐被用于农机具性能测试中，引进土槽进行模拟试验已成为田间试验非常重要的研究手段。现有的土槽试验体系中，土槽深度不足制约了试验条件，自动化程度不高，部分操作依赖于土槽试验台车本身的操作面板，牵引设备振动对试验结果影响较大，因此减少牵引设备的振动成为亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种土槽试验台车，通过增加土槽体高度以及土槽体之间土壤深度，至满足现有农机具作业深度，且土槽体之间填充的土壤为云南本地土壤，解决了土槽试验台由于土壤深度及土壤条件不足限制农机试验条件的问题；通过遥控系统及集成化的信息采集与数据处理系统，解除了人需要跟随土槽试验台车进行试验的限制，使农机具土槽试验更加方便；通过提供连续平稳的驱动力、行驶速度、动力输出功率及土槽体与台车间限位，减少由于牵引设备振动所引起试验结果偏差大的问题，同时准确控制牵引车、动力输出、液压系统、悬挂装置及镇压装置的运行情况，并将实验结果通过工控机形成报表输出并存储，通过显示器输出。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种土槽试验台车，包括车架底盘、垂直限位装置、驱动车桥、镇压辊子、镇压架及固定架、液压油缸、蓄电池、液压泵站、牛头改装顶式升降器、单体件挂接器、三点悬挂装置、单体件挂接模块、悬挂动力输出装置、从动车桥、轮胎、电控元件、横向限位装置、悬挂动力输出轴、农机触土部件、包括角钢、路面保护橡胶垫、土槽体；

所述车架底盘的底部桁架与横向限位装置固定连接，车架底盘的中层桁架上，驱动车桥、从动车桥通过各自车桥上的车桥定位架与U型栓及限位钢板相配合固定在车架底盘上，垂直限位装置的上端嵌套在车架底盘的四角垂向方管内部，通过垂直限位装置顶端的滚珠丝杠与车架底盘上的摇杆固定孔连接至车架底盘上，液压油缸的一端固定在车架底盘前端的吊耳固定架Ⅰ上，另一端固定在镇压架及固定架的吊耳固定架Ⅱ上，镇压架及固定架通过固定架底座孔与车架底盘上的固定架限位孔使用螺栓螺母固定在车架底盘的固定架定位孔上，镇压辊子通过带座轴承Ⅰ固定在镇压架及固定架上的镇压架底座孔上，蓄电池固定在车架底盘的卡座上，液压泵站固定在车架底盘的钢板上，牛头改装顶式升降器的两端固定在升降器限位孔上，牛头改装顶式升降器顶部的左右提升臂固定在车架底盘的提升臂固定孔上，三点悬挂装置与固定在牛头改装顶式升降器的左右提升臂的球铰上、吊耳固定架Ⅲ、从动车桥上的吊耳固定架Ⅳ相连接，单体件挂接器顶端的挂接器固定架与三点悬挂装置尾端的轴销孔相连接，单体件挂接器尾端横梁上连接有单体件挂接模块，通过单体件挂接模块顶部的轴销孔固定，农机触土部件固定在单体件挂接模块下端的农具固定孔上，悬挂动力输出装置固定在车架底盘的电机固定孔上，悬挂动力输出轴固定在车架底盘上，前者通过螺栓螺母固定，后者通过带座轴承Ⅱ固定在车架底盘顶层框架的底部。

一种所述的土槽试验台车配套的土槽试验台，包括角钢、路面保护橡胶垫及土槽体，土槽体为混凝土浇筑而成，其上表面通过膨胀螺丝固定有路面保护橡胶垫，侧壁固定有角钢，角钢会与横向限位装置及垂向限位轮相接触，实现限位；土槽试验台车的轮胎沿着路面保护橡胶垫的上表面行走，产生滚动摩擦，实现牵引功能。

牵引车底盘安装有集成一体式驱动车桥，底盘车架四周安装有垂向、横向限位装置，使土槽试验台车沿土槽试验台做往复运动；土槽试验台车行驶过程中液压油缸的推杆缩短使得镇压辊子陷深并向前推动土壤，一方面实现了土壤压实，另一方面完成了土表的塑形，镇压辊子通过带座轴承Ⅰ连接，大大减少了推土过程中的壅土现象；土壤恢复完成后，将土槽试验台车移动到镇压作业的初始位置，通过控制牛头改装顶式升降器及左右提升杆的螺纹结构，将三点悬挂装置调节到要求位置，随后使土槽试验台车牵引行走，即可完成农机触土部件的一次试验。

本发明的有益效果：

1.本发明中牵引装置，采用了实心橡胶轮胎，并在行走路面上加装路面保护橡胶垫，与钢轨钢轮的结构相比，本发明的结构减少了打滑现象。

2.本发明中的牵引车为轻型土槽试验台车，相较于其他土槽台车，本台车成本较低、加工安装方便。为了不使其在试验过程中产生“翘头、跑偏”现象，还增加了垂直限位装置与横向限位装置，限位装置与土槽体之间是柔性接触，增加了路面与限位之间的自适应性。

3.本发明中镇压辊子不但具有土面外形恢复、土壤紧实度调节的功能，还具有塑造土面坡度的功能，可以模拟出坡耕环境，镇压辊子与镇压架之间采用带座轴承连接，可以完全转动，如遇到土壤湿度、黏性大的情况，镇压辊子推动土壤时也可以转动，降低了壅土现象。

4.本发明的后工作装置为悬挂装置，以传统农机的三点悬挂装置为原型进行改进，又加装了单体件挂接器，增加了可挂接农机具种类，并且可以通过调整本发明中的悬挂装置的杆长调节挂接农机具的位姿，极大提升了试验条件与泛用性。

附图说明

图1为本发明土槽试验台车结构示意图；

图2为本发明土槽试验台车结构俯视图；

图3为本发明土槽试验台结构示意图；

图4为本发明车架底盘结构示意图；

图5为本发明垂向限位轮结构示意图；

图6为本发明横向限位装置结构示意图；

图7为本发明驱动车桥结构示意图；

图8为本发明镇压辊子结构示意图；

图9为本发明镇压架及固定架结构示意图；

图10为本发明液压油缸结构示意图；

图11为本发明牛头改装顶式升降器结构示意图；

图12为本发明单体件挂接器结构示意图；

图13为本发明三点悬挂装置单边结构示意图；

图14为本发明单体件挂接模块结构示意图；

图15为本发明悬挂动力输出装置带传动结构示意图；

图16为本发明从动车桥结构示意图；

图17为本发明垂向限位轮架结构示意图；

图18为本发明垂直限位装置结构示意图；

图19为本发明轮胎结构示意图；

图20为本发明悬挂动力输出装置输出轴结构示意图；

图21为本发明定位钢板结构示意图；

图22为本发明U型栓结构示意图；

图23为本发明左右提升杆结构示意图；

图中：1-车架底盘，2-垂直限位装置，3-驱动车桥，4-镇压辊子，5-镇压架及固定架，6-液压油缸，7-蓄电池，8-液压泵站，9-牛头改装顶式升降器，10-单体件挂接器，11-三点悬挂装置，12-单体件挂接模块，13-悬挂动力输出装置，14-从动车桥，15-轮胎，16-电控元件，17-横向限位装置，18-悬挂动力输出轴，19-农机触土部件，20-角钢，21-路面保护橡胶垫，22-土槽体，23-摇杆固定孔，24-固定架限位孔，25-底部桁架，26-四角垂向方管，27-电机固定孔，28-升降器限位孔，29-吊耳固定架Ⅲ，30-提升臂固定孔，31-钢板，32-卡座，33-吊耳固定架Ⅰ，34-垂向限位轮固定板，35-垂向限位轮，36-横向限位轮架，37-横向限位轮，38-三相变频调速电机，39-齿轮箱，40-液压制动轮毂，41-车桥桥管，42-刹车锅，43-带座轴承Ⅰ，44-光轴，45-钢筒，46-固定架桁架，47-吊耳固定架Ⅱ，48-加强筋，49-固定架与镇压架连接孔，50-固定架底座孔，51-镇压架桁架，52-镇压架底座孔，53-上耳环，54-油缸推杆，55-上油口，56-油缸缸体，57-下油口，58-下耳环，59-升降器液压缸，60-升降器固定栓，61-液压推杆，62-推杆提升臂连接销，63-左右提升臂，64-球铰，65-挂接销孔，66-挂接器固定架，67-挂接器梁架，68-吊耳配合孔，69-下拉杆配合孔，70-拉压力传感器，71-悬挂销孔Ⅰ，72-悬挂销孔Ⅱ，73-深松传感器，74-螺纹结构，75-轴销孔，76-触土部件固定孔，77-实心式小带轮，78-带轮轴孔Ⅰ，79-孔板式大带轮，80-带轮轴孔Ⅱ，81-轮毂，82-车桥固定架，83-吊耳式固定架4，84-垂向限位轮架，85-滚珠丝杠，86-帘布层，87-轮胎固定孔，88-悬挂输出轴键槽，89-带座轴承Ⅱ，90-花键，91-定位钢板，92-U栓螺纹，93-U型栓，94-左右提升杆，95-下拉杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如图所示：本发明包括车架底盘1、垂直限位装置2、驱动车桥3、镇压辊子4、镇压架及固定架5、液压油缸6、蓄电池7、液压泵站8、牛头改装顶式升降器9、单体件挂接器10、三点悬挂装置11、单体件挂接模块12、悬挂动力输出装置13、从动车桥14、轮胎15、电控元件16、横向限位装置17、悬挂动力输出轴18、农机触土部件19、包括角钢20、路面保护橡胶垫21、土槽体22；

所述车架底盘1的底部桁架25与横向限位装置17固定连接，车架底盘1的中层桁架上，驱动车桥3、从动车桥14通过各自车桥上的车桥定位架82与U型栓93及限位钢板91相配合固定在车架底盘1上，垂直限位装置2的上端嵌套在车架底盘1的四角垂向方管26内部，通过垂直限位装置2顶端的滚珠丝杠85与车架底盘上的摇杆固定孔23连接至车架底盘1上，液压油缸6的一端固定在车架底盘1前端的吊耳固定架Ⅰ33上，另一端固定在镇压架及固定架5的吊耳固定架Ⅱ47上，镇压架及固定架5通过固定架底座孔50与车架底盘上的固定架限位孔24使用螺栓螺母固定在车架底盘1的固定架定位孔24上，镇压辊子4通过带座轴承Ⅰ43固定在镇压架及固定架5上的镇压架底座孔52上，蓄电池固定在车架底盘1的卡座32上，液压泵站8固定在车架底盘1的钢板31上，牛头改装顶式升降器9的两端固定在升降器限位孔28上，牛头改装顶式升降器9顶部的左右提升臂63固定在车架底盘1的提升臂固定孔30上，三点悬挂装置11与固定在牛头改装顶式升降器9的左右提升臂63的球铰64上、吊耳固定架Ⅲ29、从动车桥14上的吊耳固定架Ⅳ83相连接，单体件挂接器10顶端的挂接器固定架66与三点悬挂装置11尾端的悬挂销孔Ⅱ72相连接，单体件挂接器10尾端横梁上连接有单体件挂接模块12，通过单体件挂接模块12顶部的轴销孔75固定，农机触土部件固定在单体件挂接模块12下端的农具固定孔76上，悬挂动力输出装置13固定在车架底盘1的电机固定孔27上，悬挂动力输出轴18固定在车架底盘1上，前者通过螺栓螺母固定，后者通过带座轴承Ⅱ89固定在车架底盘顶层框架的底部。

一种所述的土槽试验台车配套的土槽试验台，包括角钢20、路面保护橡胶垫21及土槽体22，土槽体22为混凝土浇筑而成，其上表面通过膨胀螺丝固定有路面保护橡胶垫21，侧壁固定有角钢20，角钢20会与横向限位装置17及垂向限位轮2相接触，实现限位；土槽试验台车的轮胎15沿着路面保护橡胶垫21的上表面行走，产生滚动摩擦，实现牵引功能。

所述车架底盘1由方管材料制造，经钻孔及焊接工艺做出的孔以及座用于提供各部件连接，包括摇杆固定孔23、固定架限位孔24、底部桁架25、四角垂向方管26、电机固定孔27、升降器限位孔28、吊耳固定架Ⅲ29、提升臂固定孔30、钢板31、卡座32、吊耳固定架Ⅰ33。

所述垂直限位装置2包括垂向限位轮固定板34、垂向限位轮35、垂向限位轮架84、滚珠丝杠85；垂向限位轮35与角钢20的上底面相接触，垂向限位轮架嵌套在四角垂向方管26内部，由滚珠丝杠85的摇杆固定在车架底盘1上，滚珠丝杠结构还为垂向限位轮35与角钢20之间预紧，增加了路面与限位之间的自适应性。

所述镇压辊子4包括带座轴承Ⅰ43、光轴44、钢筒45，光轴44与钢筒45之间以数根辐条固定，通过带座轴承Ⅰ43将整个镇压辊子4与镇压架及固定架5相连接；当土槽试验台车行进时，镇压辊子4与土壤相接触并被推动行进，同时带座轴承Ⅰ43会使镇压辊子4转动，被推动的土壤一部分会被镇压辊子4压缩，其余部分土壤会随镇压辊子4滚动滑到镇压辊子4后方，降低了壅土的严重程度。

所述镇压架及固定架5由方管、钢板材料制造，包括固定架桁架46、吊耳固定架Ⅱ47、加强筋48、固定架与镇压架连接孔49、固定架底座孔50、镇压架桁架51、镇压架底座孔52；整个镇压架及固定架5的上端固定在车架底盘1上，下端与镇压辊子4相连。其功能是：将镇压辊子4与车架底盘1衔接，同时使得镇压辊子4能够通过镇压架及固定架5上的镇压架桁架51的摆动实现垂直方向上的距离调节，镇压架桁架51的摆动是通过一端固定在底盘车架1上，另一端固定在吊耳固定架Ⅱ47上的液压油缸6的伸缩实现的。

所述牛头改装顶式升降器9包括升降器液压缸59、升降器固定栓60、液压推杆61、推杆提升臂连接销62、左右提升臂63、球铰64；该牛头改装顶式升降器9固定在车架底盘1上，尾端与三点悬挂装置11相连。

所述单体件挂接器10包括挂接销孔65、挂接器固定架66、挂接器梁架67；挂接销孔65、挂接器固定架66与三点悬挂装置11的尾端通过轴销相连，在挂接器梁架67与单体件挂接模块12通过轴销配合用于挂接农机触土部件19。与传统三点悬挂装置相比，增加的单体件挂接器10增加了可挂接农具的种类。

所述三点悬挂装置11包括悬挂动力输出轴18、一根上拉杆与两根左右提升杆94及两根下拉杆95，上拉杆与左右提升杆94的材质、外形、尺寸、工艺等完全相同，上拉杆顶端的悬挂销孔Ⅰ71与单体件挂接器10上的挂接器固定架66以轴销相连，下拉杆95尾端的悬挂销孔Ⅱ72与单体件挂接器10上的挂接销孔65以轴销相连，下拉杆95中端的下拉杆配合孔69与左右提升杆94下端的悬挂销孔Ⅰ71通过轴销相连，下拉杆95前端的吊耳配合孔68与从动后桥14的吊耳固定架Ⅳ83相连或三点悬挂装置11直接与农机触土部件19相连，悬挂动力输出轴18的花键90作为动力输出连接到农机触土部件的动力输入端，左右提升杆上有螺纹结构74。可以通过转动，调节杆长，从而调整农机触土部件19的位姿。所述三点悬挂装置的设计，在使用时，灵活方便，与传统三点悬挂相比大大增加了其挂接农机具的泛用性。

所述单体件挂接模块12由钢板焊接制成，其顶端的轴销孔75通过轴销固定在挂接器梁架67上，触土部件固定孔76用于固定农机触土部件19。

所述悬挂动力输出装置13包括实心式小带轮77、孔板式大带轮79及三条皮带，实心式小带轮77的带轮轴孔Ⅰ78固定在电机输出轴上，孔板式大带轮79的带轮轴孔Ⅱ80通过悬挂输出轴键槽88固定到悬挂动力输出轴18上；电机的动力通过带传动传递给悬挂动力输出轴18，悬挂动力输出轴18将动力传递给农机触土部件19的动力输出端。

所述驱动车桥3包括11kW三相变频调速电机38、减速比为25比1的齿轮箱39、液压制动轮毂40、车桥桥管41、刹车锅42、车桥定位架82，所述驱动车桥3是集成驱动、减速、传动、制动的一体式车桥，动力充足，结构紧凑，节省了空间，通过一对U型栓93夹持在车桥定位架82与车架底盘1底层桁架的两侧，对驱动车3桥及从动车桥14进行固定，U型栓93通过定位钢板91进行固定，定位钢板91的下表面与车架底盘1底部桁架的上表面相接，车桥桥管41内部的传动轴将11kW三相变频调速电机38的输出动力传递给轮胎15，使轮胎15转动，轮胎15与路面保护橡胶垫21之间产生滚动摩擦，实现牵引。

所述从动车桥14包括车桥桥管41、轮毂81、车桥定位架82、吊耳固定架Ⅳ83，由驱动车桥3牵引，从动后桥14内部的传动轴从动，车桥桥管41外表面带有吊耳固定架Ⅳ83，用于连接下拉杆95，其功能不止从动，还增加了固定连接的功能。

所述轮胎15为实心橡胶轮胎，通过轮胎固定孔87固定在液压制动轮毂40、轮毂81上，实心橡胶内部有帘布层86，增加其承受内压张力和冲击载荷。

所述横向限位装置17包括横向限位轮架36及横向限位轮37，两者通过滚珠轴承相连，横向限位轮架36固定在车架底盘1的底部桁架25上，横向限位轮37与角钢20侧壁之间留有一定距离作为缓冲，在土槽试验台车偏离直线行走时进行限位。

所述悬挂动力输出轴18为一根光轴，光轴一端车铣出花键90、另一端车铣出悬挂输出轴键槽88，两个带座轴承Ⅱ固定在悬挂动力输出轴18靠中间的位置，并使其固定在车架底盘1。

本发明的工作原理及工作过程：

所述试验牵引车的前端安装有镇压装置，后端为农机触土部件19的挂接装置，牵引车底盘安装有集成一体式驱动车桥，底盘车架四周安装有垂向、横向限位装置，使土槽试验台车沿土槽系统做往复运动；土槽试验台车行驶过程中液压油缸6的推杆缩短使得镇压辊子4陷深并向前推动土壤，一方面实现了土壤压实，另一方面完成了土表的塑形，镇压辊子4通过带座轴承Ⅰ43连接，大大减少了推土过程中的壅土现象；土壤恢复完成后，将土槽试验台车移动到镇压作业的初始位置，通过控制牛头改装顶式升降器9及左右提升杆的螺纹结构74，将三点悬挂装置11调节到要求位姿，随后使土槽试验台车牵引行走，即可完成农机触土部件的一次试验，试验过程中会由于农机触土部件19阻力不均匀，土槽试验台车偏离直线行驶，横向限位装置17会与角钢20接触进行限位，阻力过大、壅土严重时会使土槽试验台车翘起，此时预紧的垂直限位装置2与角钢20接触进行限位，保持轮胎15与行驶路面间存在的滚动摩擦使得土槽试验台车稳定牵引行走，整个控制过程，由电控元件16，给各执行机构发送信号实现。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

实施例

本发明的动力牵引部分的主要部件之一为驱动车桥，驱动车桥配备11kW三相电机，为独立的动力牵引装置，电机与变频器、控制器配合，在测试农机具时牵引电机启动，平稳拉动土槽试验台车及触土部件前进，牵引过程中电机输出的各项参数可以独立控制，分别以行驶速度、输出扭矩、输出功率中的其中一项为自变量，观察在触土部件工作状态下，其他两项的变化，如电机在额定功率以内，以特定功率输出，触土部件在不同时段下因受到阻力，而影响的行驶速度、输出扭矩的变化。

本发明的限位装置分为垂向限位与横向限位，在土槽试验台车台车测试农机具时或镇压辊子工作时，车体行进方向上会产生壅土现象，使得车体翘起，实心橡胶轮胎与路面保护橡胶垫接触面积减小，从而减小滚动阻力，发生打滑，所以车架底盘上安装的垂向限位装置在测试前需要预紧，通过滚珠丝杠将垂向限位轮与角钢上地面相接触，并加大接触力即预紧力，此时车体翘起时接触力会变大，弥补了因车体翘起使得滚动阻力减小的问题，即使发生壅土现象，土槽试验台车依旧可以有足够的滚动阻力牵引行进；触土部件会因受力不均使左右两侧轮胎阻力不同，相同的轮胎压力下，轮胎滚动距离会产生微小的差异，差距累积会使得土槽试验台车偏离正前方行进，此时横向限位轮会与角钢侧面接触矫正行进方向。土槽台上装有具有限位功能的角钢和路面保护橡胶垫，角钢用于限位，同时也保护土槽台内壁不被破坏；路面保护橡胶垫相较于水泥路面，会提供更大的滚动摩擦，不致使打滑。

本发明的镇压装置具有土面恢复、紧实度调节和土面塑形功能，迎合了丘陵山地坡耕环境条件的需求，通过控制器控制液压缸的伸缩调整镇压架，从而间接的改变了镇压辊子的垂直方向距离，试验台车行进时，根据坡地角度需求，镇压辊子随行进位置改变深度，从而塑造出坡耕地形，土面恢复同理，让镇压辊子保持土面平均高度，多余的土壤会积在辊子前直至被填进低洼处，从而使得土面平整。紧实度调节需要分次进行，将镇压辊子下压土壤，这一过程一般情况下会产生壅土现象，但本发明中的镇压辊子会受摩擦而滚动，镇压辊子前的壅土会随滚动被压过去，减小壅土量，同时也改变了紧实度。

本发明的三点悬挂装置中的悬挂杆首尾都有螺纹结构，根据试验需要触土部件的入土角和农机具位姿，可通过螺纹结构调节，达到试验要求，土槽试验台车行进时，悬挂杆受到拉力，螺纹结构自锁，不会因振动使得悬挂杆伸缩。同时每根悬挂杆都装有传感器，在试验过程中实时采集数据，计算获得各项所需试验参数，如入土深度，机具行进阻力等。

将需要测试的农机具挂接在三点悬挂装置上，以三七挖掘铲为例，挖掘铲上端有一对吊板孔，将孔与单体件悬挂模块上的侧孔对齐后用销子固定，挂接模块上端与悬挂架后横梁固定好，此时挖掘铲与土槽台内土壤接触，将垂向限位轮预紧，转动滚珠丝杠的摇杆完成预紧，使限位轮紧贴在角钢上底面，随后打开整车的总电源开关，包括由拖链导轨支撑的380V供电电缆以及用于控制系统供电的蓄电池。电源启动后通过工控机人机交互界面或红外遥控控制液压泵站工作，从而调整挖掘铲的位姿，调整到预设位姿，打开农机具监测系统软件，可在该界面上设置行进速度、悬挂装置升降、镇压辊子升降，同时车体上各处传感器会在将工作过程中检测到的数据经由PLC传给工控机，工控机将收集的数据整理计算，显示到人机交互界面上，存储在内存中，如固定在三点悬挂五根杆上的拉压力传感器和倾角传感器，在农机具测试时会将各自采集的数字信号传给PLC，PLC则是在区分每个传感器传出的信号后将数据有序传给工控机，工控机软件内由编制好的算法，可以将挖掘铲受到的阻力、耕深、入土角、位姿等数据计算出并显示。人机交互界面上控制行进速度，是将数字信号经由通讯协议传递到PLC上，PLC控制变频器改变PWM占空比，从而改变驱动桥上交流异步电机输出轴的转速，输出轴动力通过齿轮箱将扭矩传递给车桥，使得轮胎改变转速，轮胎与路面保护橡胶垫之间有摩擦，产生滚动摩擦实现台车行走，变速、换向同理；制动时控制电机输出轴停止转动，但由于惯性车桥可能会发生滑动的情况，此时液压制动器会辅助制动，通过液压限制轮毂旋转，从而快速制动。当被测农机具因受力不均匀或是路面不平整而引起台车行进方向偏离正前方时，横向限位轮会紧贴角钢侧面矫正行进方向。单次试验完成后，土面恢复平整，可以通过软件或遥控控制PLC输出到液压泵站的输出量，液压泵站经过三位四通换向阀改变液压油流向，使得液压油缸伸缩，调整镇压辊高度，镇压辊子推动土壤使土面平整；三点悬挂装置与此工作过程类似，都通过液压泵站调整位置，由于液压泵站有两路，所以这两种工作装置可以独立控制。

Claims (10)

1.一种土槽试验台车，其特征在于：包括车架底盘(1)、垂直限位装置(2)、驱动车桥(3)、镇压辊子(4)、镇压架及固定架(5)、液压油缸(6)、蓄电池(7)、液压泵站(8)、牛头改装顶式升降器(9)、单体件挂接器(10)、三点悬挂装置(11)、单体件挂接模块(12)、悬挂动力输出装置(13)、从动车桥(14)、轮胎(15)、电控元件(16)、横向限位装置(17)、悬挂动力输出轴(18)、农机触土部件(19)、包括角钢(20)、路面保护橡胶垫(21)、土槽体(22)；

所述车架底盘(1)的底部桁架(25)与横向限位装置(17)固定连接，车架底盘(1)的中层桁架上，驱动车桥(3)、从动车桥(14)通过各自车桥上的车桥定位架(82)与U型栓(93)及限位钢板(91)相配合固定在车架底盘(1)上，垂直限位装置(2)的上端嵌套在车架底盘(1)的四角垂向方管(26)内部，通过垂直限位装置(2)顶端的滚珠丝杠(85)与车架底盘上的摇杆固定孔(23)连接至车架底盘(1)上，液压油缸(6)的一端固定在车架底盘(1)前端的吊耳固定架Ⅰ(33)上，另一端固定在镇压架及固定架(5)的吊耳固定架Ⅱ(47)上，镇压架及固定架(5)通过固定架底座孔(50)与车架底盘上的固定架限位孔(24)使用螺栓螺母固定在车架底盘(1)的固定架定位孔(24)上，镇压辊子(4)通过带座轴承Ⅰ(43)固定在镇压架及固定架(5)上的镇压架底座孔(52)上，蓄电池固定在车架底盘(1)的卡座(32)上，液压泵站(8)固定在车架底盘(1)的钢板(31)上，牛头改装顶式升降器(9)的两端固定在升降器限位孔(28)上，牛头改装顶式升降器(9)顶部的左右提升臂(63)固定在车架底盘(1)的提升臂固定孔(30)上，三点悬挂装置(11)与固定在牛头改装顶式升降器(9)的左右提升臂(63)的球铰(64)上、吊耳固定架Ⅲ(29)、从动车桥(14)上的吊耳固定架Ⅳ(83)相连接，单体件挂接器(10)顶端的挂接器固定架(66)与三点悬挂装置(11)尾端的悬挂销孔Ⅱ(72)相连接，单体件挂接器(10)尾端横梁上连接有单体件挂接模块(12)，通过单体件挂接模块(12)顶部的轴销孔(75)固定，农机触土部件固定在单体件挂接模块(12)下端的农具固定孔(76)上，悬挂动力输出装置(13)固定在车架底盘(1)的电机固定孔(27)上，悬挂动力输出轴(18)固定在车架底盘(1)上，前者通过螺栓螺母固定，后者通过带座轴承Ⅱ(89)固定在车架底盘顶层框架的底部。

2.一种权利要求1所述的土槽试验台车配套的土槽试验台，其特征在于：包括角钢(20)、路面保护橡胶垫(21)及土槽体(22)，土槽体(22)为混凝土浇筑而成，其上表面通过膨胀螺丝固定有路面保护橡胶垫(21)，侧壁固定有角钢(20)，角钢(20)会与横向限位装置(17)及垂向限位轮(2)相接触，实现限位；土槽试验台车的轮胎(15)沿着路面保护橡胶垫(21)的上表面行走，产生滚动摩擦，实现牵引功能。

3.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述车架底盘(1)由方管材料制造，经钻孔及焊接工艺做出的孔以及座用于提供各部件连接，包括摇杆固定孔(23)、固定架限位孔(24)、底部桁架(25)、四角垂向方管(26)、电机固定孔(27)、升降器限位孔(28)、吊耳固定架Ⅲ(29)、提升臂固定孔(30)、钢板(31)、卡座(32)、吊耳固定架Ⅰ(33)。车架底盘(1)装有垂向限位装置(2)和横向限位装置(17)；垂直限位装置(2)包括垂向限位轮固定板(34)、垂向限位轮(35)、垂向限位轮架(84)、滚珠丝杠(85)；垂向限位轮(35)与角钢(20)的上底面相接触，垂向限位轮架嵌套在四角垂向方管(26)内部，由滚珠丝杠(85)的摇杆固定在车架底盘(1)上，滚珠丝杠结构还为垂向限位轮(35)与角钢(20)之间预紧，增加了路面与限位之间的自适应性。横向限位装置(17)包括横向限位轮架(36)及横向限位轮(37)，两者通过滚珠轴承相连，横向限位轮架(36)固定在车架底盘(1)的底部桁架(25)上，横向限位轮(37)与角钢(20)侧壁之间留有一定距离作为缓冲，在土槽试验台车偏离直线行走时进行限位。

4.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述镇压架及固定架(5)由方管、钢板材料制造，包括固定架桁架(46)、吊耳固定架Ⅱ(47)、加强筋(48)、固定架与镇压架连接孔(49)、固定架底座孔(50)、镇压架桁架(51)、镇压架底座孔(52)；整个镇压架及固定架(5)的上端固定在车架底盘(1)上，下端与镇压辊子(4)相连。镇压辊子(4)包括带座轴承Ⅰ(43)、光轴(44)、钢筒(45)，光轴(44)与钢筒(45)之间以数根辐条固定，通过带座轴承Ⅰ(43)将整个镇压辊子(4)与镇压架及固定架(5)相连接。

5.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述三点悬挂装置(11)包括悬挂动力输出轴(18)、一根上拉杆与两根左右提升杆(94)及两根下拉杆(95)，上拉杆与左右提升杆(94)的材质、外形、尺寸、工艺等完全相同，上拉杆顶端的悬挂销孔Ⅰ(71)与单体件挂接器(10)上的挂接器固定架(66)以轴销相连，下拉杆(95)尾端的悬挂销孔Ⅱ(72)与单体件挂接器(10)上的挂接销孔(65)以轴销相连，下拉杆(95)中端的下拉杆配合孔(69)与左右提升杆(94)下端的悬挂销孔Ⅰ(71)通过轴销相连，下拉杆(95)前端的吊耳配合孔(68)与从动后桥(14)的吊耳固定架Ⅳ(83)相连或三点悬挂装置(11)直接与农机触土部件(19)相连，悬挂动力输出轴(18)的花键(90)作为动力输出连接到农机触土部件的动力输入端，左右提升杆上有螺纹结构(74)。三点悬挂装置(11)由牛头改装顶式升降器(9)驱动，其包括升降器液压缸(59)、升降器固定栓(60)、液压推杆(61)、推杆提升臂连接销(62)、左右提升臂(63)、球铰(64)；该牛头改装顶式升降器(9)固定在车架底盘(1)上，尾端与三点悬挂装置(11)相连。单体件挂接器(10)包括挂接销孔(65)、挂接器固定架(66)、挂接器梁架(67)；挂接销孔(65)、挂接器固定架(66)与三点悬挂装置(11)的尾端通过轴销相连，在挂接器梁架(67)与单体件挂接模块(12)通过轴销配合用于挂接农机触土部件(19)。单体件挂接模块(12)由钢板焊接制成，其顶端的轴销孔(75)通过轴销固定在挂接器梁架(67)上，触土部件固定孔(76)用于固定农机触土部件(19)。

6.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述悬挂动力输出装置(13)包括实心式小带轮(77)、孔板式大带轮(79)及三条皮带，实心式小带轮(77)的带轮轴孔Ⅰ(78)固定在电机输出轴上，孔板式大带轮(79)的带轮轴孔Ⅱ(80)通过悬挂输出轴键槽(88)固定到悬挂动力输出轴(18)上；电机的动力通过带传动传递给悬挂动力输出轴(18)，悬挂动力输出轴(18)将动力传递给农机触土部件(19)的动力输出端。

7.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述驱动车桥(3)包括11kW三相变频调速电机(38)、减速比为25比1的齿轮箱(39)、液压制动轮毂(40)、车桥桥管(41)、刹车锅(42)、车桥定位架(82)，所述驱动车桥(3)是集成驱动、减速、传动、制动的一体式车桥，动力充足，结构紧凑，节省了空间，通过一对U型栓(93)夹持在车桥定位架(82)与车架底盘(1)底层桁架的两侧，对驱动车(3)桥及从动车桥(14)进行固定，U型栓(93)通过定位钢板(91)进行固定，定位钢板(91)的下表面与车架底盘(1)底部桁架的上表面相接，车桥桥管(41)内部的传动轴将11kW三相变频调速电机(38)的输出动力传递给轮胎(15)，使轮胎(15)转动，轮胎(15)与路面保护橡胶垫(21)之间产生滚动摩擦，实现牵引。

8.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述从动车桥(14)包括车桥桥管(41)、轮毂(81)、车桥定位架(82)、吊耳固定架Ⅳ(83)，由驱动车桥(3)牵引，从动后桥(14)内部的传动轴从动，车桥桥管(41)外表面带有吊耳固定架Ⅳ(83)，用于连接下拉杆(95)，其功能不止从动，还增加了固定连接的功能。

9.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述轮胎(15)为实心橡胶轮胎，通过轮胎固定孔(87)固定在液压制动轮毂(40)、轮毂(81)上，实心橡胶内部有帘布层(86)，增加其承受内压张力和冲击载荷。

10.根据权利要求1所述的土槽试验台车，其特征在于：所述悬挂动力输出轴(18)为一根光轴，光轴一端车铣出花键(90)、另一端车铣出悬挂输出轴键槽(88)，两个带座轴承Ⅱ固定在悬挂动力输出轴(18)靠中间的位置，并使其固定在车架底盘(1)。

Images