CN116086786A - 一种振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了根茎类作物挖掘设备技术领域的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法，包括安装架，安装架内固定连接有支撑架，支撑架左右两端均固定连接有安装板，安装板内设置有振动机构，支撑架上设有传感器，振动机构连接有挖掘机构，通过控制电机转速，并结合挖掘机构中挖掘铲入土倾角的改变，实现不同挖掘频率和入土角的振动挖掘测试，通过传感器测得实时的挖掘阻力，并呈现在电脑端，通过数据分析，从而探寻最佳的振动频率和入土角度，本发明操作简便，数据可靠，能较为便捷快速地测试振动挖掘作业部件的工作性能。

Description

一种振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法

技术领域

本发明涉及根茎类作物挖掘测试设备技术领域，尤其涉及一种振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法。

背景技术

目前，我国的根茎类作物如马铃薯、中药材、大蒜、木薯等，收获机械主要分为固定式挖掘机和振动式挖掘机，实验表明，固定式挖掘机挖掘阻力较大，导致挖掘根茎类作物时，作物的损伤率高、拥堵等问题严重，而采用振动式挖掘设备，能较好减轻这种问题，而且能显著降低作业部件的前进阻力，提高其收获的整体质量。

在农机设计的研发环节，特别是针对根茎类作物的收获，挖掘阻力是设计的一个重要考虑因素。但是，振动挖掘的作业部件工作参数较多，为了获得最佳的作业效果，需要对这些工作参数进行多次的测试和分析，试验测试是必不可少的方法。

因此，本发明提供了一种振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，包括安装架，所述安装架内固定连接有支撑架，所述支撑架左右两端均固定连接有安装板，所述安装板内设置有振动机构，所述振动机构包括有安装板左右两端均固定连接的第一转动轴和第二转动轴，所述第一转动轴圆周面转动连接有第一连接杆，所述第一连接杆远离第一转动轴的一端固定连接有第三转动轴，所述第二转动轴圆周面转动连接有第二连接杆，所述第二连接杆远离第二转动轴的一端转动连接有第四转动轴，所述第四转动轴和第三转动轴固定连接有连接板，所述连接板下端固定连接有安装杆，所述安装杆下端固定连接有挖掘机构，所述挖掘机构用于挖掘土壤。

优选的，所述安装板内转动连接有驱动轴，所述驱动轴圆周面固定连接有转动盘，所述转动盘右端固定连接有转动块，所述转动块圆周面转动连接有第五连接杆，所述第五连接杆远离转动块的一端与第一连接杆之间转动连接。

优选的，所述支撑架上端固定连接有第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板上端固定连接有电机座，所述电机座左端固定连接有电机，所述电机输出端通过连轴器固定连接有连接轴，所述连接轴圆周面固定连接有第一链轮，所述驱动轴圆周面固定连接有第二链轮，所述第一链轮与第二链轮之间通过链条连接。

优选的，所述挖掘机构包括有安装杆下端固定连接的调节板，所述调节板内固定连接有转动柱，所述转动柱圆周面转动连接有连接块，所述连接块下端固定连接有固定板，所述固定板前端可拆卸的连接有铲刀。

优选的，所述调节板表面开设有调节槽，所述连接块右端固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆圆周面螺纹连接有螺母，所述螺母与调节板右端面贴合，所述调节板中间位置为传感器粘贴位置，所述调节板上的传感器粘贴位置处固定连接有保护外壳，所述保护外壳用于防止土壤对保护外壳内的传感器造成破坏。

优选的，所述铲刀设置有多个，所述铲刀为钢材。

优选的，所述支撑架上也设有若干个传感器，传感器为应变片。

一种振动式根茎类作物挖掘测试设备的测试方法，包括如下步骤：

通过粘贴于挖掘测试设备的支撑架上的若干个传感器，组成测试电桥，根据支撑架材料的弹性模量，换算出支撑架的平均应力，从而获得测试设备的前进阻力，通过粘贴于调节板上的若干个传感器，组成测试电桥，根据调节板材料的弹性模量，换算出调节板的平均应力，从而获得测试设备的垂直阻力；

测试过程中，通过改变螺纹杆在调节槽中的位置，实现不同的入土角度设定；通过电脑端的控制集成系统，改变电机的转速，实现不同的振动频率设定。通过更换铲刀，实现不同铲刀形状的挖掘效果测试。

与现有技术相比，本发明提供了一种试验测试用的振动式根茎类作物挖掘测试设备及其测试方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过第一连接杆以第一转动轴为圆心进行往复转动，这时第一连接杆进行往复摆动，同时配合第二连接杆以第二转动轴为圆心转动，这时通过第三转动轴和第四转动轴的作用下，便会带动连接板的一端升高，而且另一端进行下降，连接板如此往复的运动下，便会带动连接板下端固定的安装杆进行振动，然后通过安装杆便会带动挖掘机构进行振动，从而达到了带动挖掘机构内的铲刀进行振动的效果，减少了与土地的阻力，提高收获根茎类作物时的整体质量。

2、本发明通过反向转动螺母，使螺母松动，这时便可以以转动柱为圆心进行转动连接块，这时螺纹杆便会在调节板表面开设的调节槽内进行滑动，当铲刀调节到合适的角度后，这时通过正方向转动螺母，使螺母拧紧，对连接块进行固定，从而达到了调节铲刀角度的效果。

3、本发明提供了一种振动挖掘作业部件的测试方法，可以通过改变入土角度、振动频率，获取不同工作参数下的前进阻力和垂直阻力，从而找到阻力最小的振动挖掘工作参数。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明中振动机构的示意图；

图3是本发明中电机的示意图；

图4是本发明中挖掘机构的示意图；

图5是本发明中保护外壳和传感器处的局部剖视图。

图中：1、安装架；2、支撑架；3、安装板；4、第一转动轴；5、第二转动轴；6、第一连接杆；7、第三转动轴；8、第二连接杆；9、第四转动轴；10、连接板；11、安装杆；12、驱动轴；13、转动盘；14、转动块；15、第五连接杆；16、第一支撑板；17、第二支撑板；18、电机座；19、电机；20、连接轴；21、第一链轮；22、第二链轮；23、链条；24、斜角；25、调节板；26、转动柱；27、连接块；28、固定板；29、铲刀；30、调节槽；31、螺纹杆；32、螺母；33、保护外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，包括安装架1，安装架1内固定连接有支撑架2，支撑架2左右两端均固定连接有安装板3，安装板3内设置有振动机构，振动机构包括有安装板3左右两端均固定连接的第一转动轴4和第二转动轴5，第一转动轴4圆周面转动连接有第一连接杆6，第一连接杆6远离第一转动轴4的一端固定连接有第三转动轴7，第二转动轴5圆周面转动连接有第二连接杆8，第二连接杆8远离第二转动轴5的一端转动连接有第四转动轴9，第四转动轴9和第三转动轴7固定连接有连接板10，连接板10下端固定连接有安装杆11，安装杆11下端固定连接有挖掘机构，挖掘机构用于挖掘土壤，工作时，通过第一连接杆6以第一转动轴4为圆心进行往复转动，这时第一连接杆6进行往复摆动，同时配合第二连接杆8以第二转动轴5为圆心转动，这时通过第三转动轴7和第四转动轴9的作用下，便会带动连接板10的一端升高，而且另一端进行下降，连接板10如此往复的运动下，便会带动连接板10下端固定的安装杆11进行振动，然后通过安装杆11便会带动挖掘机构进行振动，从而达到了带动挖掘机构内的铲刀29进行振动的效果，而铲刀29振动上下振动的幅度被控制在十厘米左右，确保了其挖土效率；

进一步地，安装板3内转动连接有驱动轴12，驱动轴12圆周面固定连接有转动盘13，转动盘13右端固定连接有转动块14，转动块14圆周面转动连接有第五连接杆15，第五连接杆15远离转动块14的一端与第一连接杆6之间转动连接，工作时，通过驱动轴12转动，驱动轴12带动转动盘13转动，转动盘13通过转动块14转动，而转动块14便会通过第五连接杆15的作用下带动第一连接杆6进行前后摆动，从而达到了带动振动机构运转的效果。

进一步地，支撑架2上端固定连接有第一支撑板16和第二支撑板17，第一支撑板16和第二支撑板17上端固定连接有电机座18，电机座18左端固定连接有电机19，电机19输出端通过连轴器固定连接有连接轴20，连接轴20圆周面固定连接有第一链轮21，驱动轴12圆周面固定连接有第二链轮22，第一链轮21与第二链轮22之间通过链条23连接，工作时，通过控制电机19转动，电机19通过连轴器带动连接轴20转动，连接轴20带动第一链轮21转动，第一链轮21通过链条23带动第二连接转动，从而达到了带动驱动轴12转动的效果。

进一步地，挖掘机构包括有安装杆11下端固定连接的调节板25，调节板25内固定连接有转动柱26，转动柱26圆周面转动连接有连接块27，连接块27下端固定连接有固定板28，固定板28前端固定连接有铲刀29，工作时，通过调节板25、转动柱26、连接块27和固定板28的作用下，从而达到了对铲刀29进行安装固定的效果，可以通过改变固定板28的长度，便可以安装更多的铲刀29，使其挖掘面积增加，铲刀29可拆卸的设置于固定板28上，以满足不同铲刀形状对挖掘效果的测试。

进一步地，调节板25表面开设有调节槽30，连接块27右端固定连接有螺纹杆31，螺纹杆31圆周面螺纹连接有螺母32，螺母32与调节板25右端面贴合，调节板25中间位置为传感器粘贴位置，调节板25传感器粘贴位置固定连接有保护外壳33，保护外壳33用于防止土壤对保护外壳33内的传感器34造成破坏，工作时，通过反向转动螺母32，使螺母32松动，这时便可以以转动柱26为圆心进行转动连接块27，这时螺纹杆31便会在调节板25表面开设的调节槽30内进行滑动，当铲刀29调节到合适的角度后，这时通过正方向转动螺母32，使螺母32拧紧，对连接块27进行固定，从而达到了调节铲刀29角度的效果，提高了设备的适应性；

本实施例中的支撑架2的内外两侧均设有传感器，调节板25的两侧也设有传感器，调节板的传感器安装位置处设有保护外壳33，支撑架2和调节板25上的传感器均可采用应变片；

进一步地，铲刀29设置有多个，铲刀29为钢材，工作时，由于铲刀29的一端开设的斜角24，使铲刀29较为锋利，减少了铲刀29铲土时的阻力，并且铲刀29为钢材制造而成，其使用寿命较长。

本发明的工作原理：在使用时，通过调节板25、转动柱26、连接块27和固定板28的作用下，从而达到了对铲刀29进行不同入土角度安装固定的效果，可以通过改变固定板28的长度，便可以安装更多的铲刀29，使其挖掘面积增加，通过控制电机19转动，电机19通过连轴器带动连接轴20转动，连接轴20带动第一链轮21转动，第一链轮21通过链条23带动第二连接转动，从而达到了带动驱动轴12转动的效果，通过驱动轴12转动，驱动轴12带动转动盘13转动，转动盘13通过转动块14转动，而转动块14便会通过第五连接杆15的作用下带动第一连接杆6进行前后摆动，通过第一连接杆6以第一转动轴4为圆心进行往复转动，这时第一连接杆6进行往复摆动，同时配合第二连接杆8以第二转动轴5为圆心转动，这时通过第三转动轴7和第四转动轴9的作用下，便会带动连接板10的一端升高，而且另一端进行下降，连接板10如此往复的运动下，便会带动连接板10下端固定的安装杆11进行振动，然后通过安装杆11便会带动挖掘机构进行振动，从而达到了带动挖掘机构内的铲刀29进行振动的效果，当需要调节铲刀29的角度时，通过反向转动螺母32，使螺母32松动，这时便可以以转动柱26为圆心进行转动连接块27，这时螺纹杆31便会在调节板25表面开设的调节槽30内进行滑动，当铲刀29调节到合适的角度后，这时通过正方向转动螺母32，使螺母32拧紧，对连接块27进行固定，从而达到了调节铲刀29角度的效果，提高了设备的适应性，由于铲刀29的一端开设的斜角24，使铲刀29较为锋利，减少了铲刀29铲土时的阻力，并且铲刀29为钢材制造而成，其使用寿命较长，所有工作参数，除入土角度外，均由电脑端控制系统实时控制，并实时呈现作业参数，包括前进速度、振动频率、入土角度、前进阻力和垂直阻力曲线等；

本实施例还提供一种振动式根茎类作物挖掘测试设备的测试方法，包括如下步骤：

通过粘贴于挖掘测试设备的支撑架2上的若干个传感器(应变片)，组成测试电桥，根据支撑架2材料(Q235)的弹性模量，换算出支撑架2的平均应力，从而获得测试设备的前进阻力，通过粘贴于调节板25上的若干个传感器，组成测试电桥，根据调节板25材料(Q235)的弹性模量，换算出调节板25的平均应力，从而获得测试设备的垂直阻力；

上述传感器均采用应变片；

测试过程中，通过改变螺纹杆31在调节槽30中的位置，实现不同的入土角度设定；通过电脑端的控制集成系统，改变电机的转速，实现不同的振动频率设定。通过铲刀的更换，可以实现不同铲刀形状的挖掘效果测试。

控制系统实时显示作业部件的前进阻力和垂直阻力曲线，并显示工作状态数据：包括前进速度、振动频率，以及手动输入入土角度。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，包括安装架(1)，其特征在于，所述安装架(1)内固定连接有支撑架(2)，所述支撑架(2)左右两端均固定连接有安装板(3)，所述安装板(3)内设置有振动机构，所述振动机构包括有安装板(3)左右两端均固定连接的第一转动轴(4)和第二转动轴(5)，所述第一转动轴(4)圆周面转动连接有第一连接杆(6)，所述第一连接杆(6)远离第一转动轴(4)的一端固定连接有第三转动轴(7)，所述第二转动轴(5)圆周面转动连接有第二连接杆(8)，所述第二连接杆(8)远离第二转动轴(5)的一端转动连接有第四转动轴(9)，所述第四转动轴(9)和第三转动轴(7)固定连接有连接板(10)，所述连接板(10)下端固定连接有安装杆(11)，所述安装杆(11)下端固定连接有挖掘机构，所述挖掘机构用于挖掘土壤。

2.根据权利要求1所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述安装板(3)内转动连接有驱动轴(12)，所述驱动轴(12)圆周面固定连接有转动盘(13)，所述转动盘(13)右端固定连接有转动块(14)，所述转动块(14)圆周面转动连接有第五连接杆(15)，所述第五连接杆(15)远离转动块(14)的一端与第一连接杆(6)之间转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述支撑架(2)上端固定连接有第一支撑板(16)和第二支撑板(17)，所述第一支撑板(16)和第二支撑板(17)上端固定连接有电机座(18)，所述电机座(18)左端固定连接有电机(19)。

4.根据权利要求3所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述电机(19)输出端通过连轴器固定连接有连接轴(20)，所述连接轴(20)圆周面固定连接有第一链轮(21)，所述驱动轴(12)圆周面固定连接有第二链轮(22)，所述第一链轮(21)与第二链轮(22)之间通过链条(23)连接。

5.根据权利要求1所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述挖掘机构包括有安装杆(11)下端固定连接的调节板(25)，所述调节板(25)内固定连接有转动柱(26)，所述转动柱(26)圆周面转动连接有连接块(27)，所述连接块(27)下端固定连接有固定板(28)，所述固定板(28)前端可拆卸的连接有铲刀(29)。

6.根据权利要求5所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述调节板(25)表面开设有调节槽(30)，所述连接块(27)右端固定连接有螺纹杆(31)，所述螺纹杆(31)圆周面螺纹连接有螺母(32)，所述螺母(32)与调节板(25)右端面贴合，所述调节板(25)中间位置为传感器粘贴位置，所述调节板(25)上的传感器粘贴位置处固定连接有保护外壳(33)，所述保护外壳(33)用于防止土壤对保护外壳(33)内的传感器造成破坏。

7.根据权利要求5所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述铲刀(29)设置有多个，所述铲刀(29)为钢材。

8.根据权利要求6所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述支撑架(2)上也设有若干个传感器。

9.根据权利要求6或8所述的一种振动式根茎类作物挖掘测试设备，其特征在于，所述传感器均为应变片。

10.一种振动式根茎类作物挖掘测试设备的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过粘贴于挖掘测试设备的支撑架(2)上的若干个传感器，组成测试电桥，根据支撑架(2)材料的弹性模量，换算出支撑架(2)的平均应力，从而获得测试设备的前进阻力，通过粘贴于调节板(25)上的若干个传感器，组成测试电桥，根据调节板(25)材料的弹性模量，换算出调节板(25)的平均应力，从而获得测试设备的垂直阻力；

测试过程中，通过改变螺纹杆(31)在调节槽(30)中的位置，实现不同的入土角度设定；通过电脑端的控制集成系统，改变电机的转速，实现不同的振动频率设定；通过更换铲刀(29)，以满足不同铲刀形状对挖掘效果的测试。

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