CN116242596A - 一种便携式可拆卸小型土槽试验台及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便携式可拆卸小型土槽试验台及其测试方法，包括基于卯榫拼装原理拼装组成的土槽，土槽与收纳箱通过套筒以及滑轨上的套环配合连接，土槽上方安装转轴，转轴上安装有作业部件，转轴分别与第一传动装置、第二传动装置连接，用于实现旋转运动和直线运动。本发明的土槽试验台整体易于拆卸收纳，不使用时也不会造成空间资源的浪费，而且整体尺寸可根据实际需求灵活调整，在减小占地面积的同时，增加了适用范围。本发明基于第二传动装置牵引绳上的力传感器能够实时获得水平方向的牵引阻力数据，通过控制相应电机作业参数能够对作业部件的工作频率、前进速度进行调整，以形成最佳的减阻作业技术方案。
Description
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，尤其涉及一种便携式可拆卸小型土槽试验台及其测试方法。
背景技术
20世纪70至80年代为我国土槽试验台发展阶段，放弃了传统的牵引式台车行走驱动系统，设计了由可控调速直流电机驱动的自走式电动台车。从20世纪末21世纪初至今为我国土槽试验台现代设计阶段，设计了水旱两用土槽试验台（一半水田、一半旱地），控制室和加载装置分别位于土槽两端，可实现远程遥控与手动控制结合以及单人操作的功能。由此可见，随着科技水平的发展，针对土槽实验台的研究设计越来越精细化，其试验效率和试验结果可靠性都得到了有效提升。
但是，目前我国室内试验台主要还是以大型结构为主，对于作业部件单体，其体型较小，使用大型土槽试验台往往会造成资源浪费；此外，现有的土槽试验台往往为固定式试验台，会占据较大的实验空间，不使用期间也会造成空间资源的浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种便携式可拆卸小型土槽试验台及其测试方法，解决了传统的土槽试验台所存在的体型较大、不可拆卸以及作业部件实时控制和测试数据实时显示等问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种便携式可拆卸小型土槽试验台，包括可拆卸安装在收纳箱一侧的土槽，还包括设置在土槽一侧的第一传动装置、安装在土槽顶部以及收纳箱内部的第二传动装置，第一传动装置、第二传动装置均与土槽上方安装有作业部件的转轴连接，分别用于带动作业部件做旋转运动和直线运动。
进一步地，所述土槽为拼装式结构，包括底座、侧板、套筒，底座由多块底板单元拼接组成，多块侧板相互拼接围成侧边框架，侧边框架通过套筒拼接固定在底座上，组成土槽；套筒为柱状结构，其下部均开设有插接口，顶部柱体的直径均小于其余部位的直径。
进一步地，所述侧板左右两端分别设置尺寸相互匹配的凸起和凹槽，且凸起和凹槽位置处均贯通设置有通孔，多块侧板相互拼接围成一侧边框架，套筒从侧边框架的通孔中插入，并固定在底座的凹槽中。
进一步地，所述收纳箱上沿高度方向焊接固定有两条滑轨，套环一端滑动安装在滑轨上，另一端设置有通孔。
进一步地，所述土槽拐角处靠近收纳箱的两根套筒的顶部均伸出至土槽外，且均穿过对应套环上的通孔，套环卡接安装在套筒顶部，实现土槽与收纳箱的对接。
进一步地，所述土槽四角处的套筒顶部均伸出至土槽外且均插接安装有另一根套筒，以实现套筒的拼接延长；
第二传动装置包括安装在插接延长后的套筒顶部之间的两条滑轨，滑轨上均滑动设置有滑板，滑板下方均刚性连接有第一滚动轴承，第一滚动轴承均安装在转轴上；第二传动装置还包括安装在转轴中部的第二滚动轴承，第二滚动轴承上焊接有钩子，钩子上通过力传感器连接有钢丝绳，钢丝绳另一端穿过收纳箱后与收纳箱内的动力单元连接。
进一步地，所述动力单元包括与钢丝绳连接的线轮，线轮通过减速器B与电动机B连接；收纳箱一侧沿高度方向开设有一条供钢丝绳穿过的贯通槽。
进一步地，所述第一传动装置包括安装在土槽一侧箱体中的减速器A和电动机A，箱体底部安装有万向轮，转轴一端端部通过减速器A与电动机A连接。
进一步地，所述收纳箱底部安装有万向轮，内部通过隔板分隔有多个收纳腔体。
一种便携式可拆卸小型土槽试验台的测试方法，力传感器、电动机A、电动机B均与电脑端控制系统连接，电动机A、电动机B可配合工作或单独工作；
电动机A以及电动机B配合工作时，控制系统控制电动机A工作，电动机A输出动力经减速器A减速后带动转轴旋转，进而带动作业部件在原地做旋转运动，对其下方的土壤进行搅动；与此同时，控制系统控制电动机B工作，电动机B输出动力经减速器B405减速后带动线轮旋转，线轮收紧钢丝绳，基于滑轨与滑板的导向作用，带动转轴以及作业部件整体做直线运动，从而实现对土槽内的土壤进行来回翻转搅动；
在此过程中，控制系统根据测试需求，通过控制电动机A的转速进行作业部件作业频率调整，通过控制电动机B的转速进行作业部件前进速度调整，力传感器将检测出的实时前进阻力数据传递至控制系统，供控制系统进行数据分析；同时，控制系统中的显示屏将实时前进阻力数据、电动机A转速数据、电动机B转速数据、前进位移数据进行可视化展示。
本发明具有如下有益效果：
本发明基于卯榫拼装原理，采用拼装式板块以及套筒构成土槽试验台的主体结构，易于拆卸收纳，不使用时也不会造成空间资源的浪费，而且整体尺寸可根据实际需求灵活调整，在减小占地面积的同时，增加了土槽试验台的适用范围；本发明通过配套设计，还可以实现不同作业部件的台架测试。本发明集成控制系统，可实时控制并检测作业部件的工作状态，较为便捷地通过试验的方式确定最佳的减阻作业技术方案。本发明的整套台架系统结构简单、操作便捷、工作稳定、检测数据可靠。
附图说明
图1为本发明所述便携式可拆卸小型土槽试验台结构示意图；
图2为本发明所述土槽结构示意图；
图3为本发明所述旋耕装置结构示意图；
图4为本发明所述减速器A和电动机A安装示意图；
图5为本发明所述滑轨和滑板安装示意图；
图6为本发明所述钢丝绳连接示意图；
图7为本发明所述收纳箱结构示意图。
图中：1-土槽；100-底座；101-侧板；102-套筒；2-旋耕刀；200-刀盘；201-刀片；3-第一传动装置；300-减速器A；301-电动机A；4-第二传动装置；400-滑轨；401-滑板；402-第一滚动轴承；403-钢丝绳；404-线轮；405-减速器B；406-电动机B；407-第二滚动轴承；5-收纳箱；500-贯通槽；501-滑轨；502-套环；6-万向轮；7-转轴。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明中所述的“顶部”、“上”、“下”、“左”、“右”的使用均是基于附图所示的描述，不是特指具体的方位，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”等的使用是为了便于区分各名称相同的部件，因此不能理解为对本发明的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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，本发明所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，包括土槽1、转轴7、作业部件、第一传动装置3、第二传动装置4、收纳箱5。所述作业部件安装在转轴7上，可以是旋耕刀2、振动铲、开沟器等，实际应用中根据需要选择即可，本实施例以旋耕刀2为例进行方案说明。
如图3所示，旋耕刀2包括刀盘200和刀片201，多个刀盘200焊接固定在转轴7上，每个刀盘200上均通过螺栓以及螺母安装有多个刀片201；本实施例中刀盘200的数量为四个，且每个刀盘200上刀片201的数量也均为四个。特别地，基于第一传动装置3，通过配套部件的设置，可以实现旋耕刀2的替换，实现不同作业部件的土槽试验。
如图1、2所示，土槽1为基于卯榫拼装原理实现的拼装式结构，包括底座100、侧板101、套筒102。底座100是由多块底板单元拼接组成的矩形板状结构，底座100上开设有多个用于安装套筒102的凹槽，底座100四角处还设置有带安装孔的连接板，便于将底座100通过地脚螺钉固定在地面上。
如图1、2所示，侧板101左右两端分别设置尺寸相互匹配的凸起和凹槽，且凸起和凹槽位置处均贯通设置有用于安装套筒102的通孔；若干块侧板101相互拼接围成一侧边框架，套筒102从侧边框架的通孔中插入，最终固定在底座100凹槽中，实现侧边框架与底座100的连接，即完成土槽1的整体拼装，套筒102的使用能够防止侧边框架在底座100上发生偏移。
如图1、7所示，收纳箱5底部安装有万向轮6，便于移动，收纳箱5内部通过隔板分隔有多个收纳腔体，用于土槽拆除后零部件的收纳。收纳箱5一侧沿高度方向开设有一条贯通槽500，收纳箱5上还沿高度方向焊接固定有两条滑轨501，两条滑轨501位于贯通槽500两侧，对称分布，套环502一端滑动安装在滑轨501上，另一端设置有用于安装套筒102的通孔。
如图1、2所示，套筒102为柱状结构，其下部均开设有插接口，顶部柱体的直径均小于其余部位的直径，便于插接延长；其中，土槽1四角处的四根套筒102均伸出至土槽1外，便于后续与收纳箱5对接以及安装第二传动装置4。如图1所示，土槽1其中两个拐角处的两根套筒102顶部均穿过对应套环502上的通孔，套环502卡接安装在套筒102顶部，实现土槽1与收纳箱5的对接；土槽1四角处的四根套筒102顶部均插接安装有另外一根套筒102，以实现套筒102的拼接延长。所述土槽试验台中所使用的所有套筒102的长度尺寸根据实际安装位置的不同而有所不同，实际应用中可合理选择。
转轴7分别与第一传动装置3、第二传动装置4连接。如图1、4所示，第一传动装置3包括安装在箱体中的减速器A300和电动机A301，箱体位于土槽1一侧，箱体底部安装有万向轮6，转轴7一端端部通过减速器A300与电动机A301连接。
如图1、5、6所示，第二传动装置4包括固定安装在插接延长后的套筒102顶部之间的两条滑轨400，两条滑轨400均沿土槽长度方向布置，滑轨400上均滑动设置有滑板401，滑板401下方刚性连接有第一滚动轴承402，第一滚动轴承402安装在转轴7上；具体地，第一滚动轴承402外对称焊接固定有一组空心方管，空心方另一端焊接固定在滑板401上。第二传动装置4还包括安装在转轴7中部的第二滚动轴承407，第二滚动轴承407上焊接固定有钩子，钩子上通过力传感器连接有钢丝绳403，钢丝绳403另一端穿过收纳箱5的贯通槽500后与线轮404连接，线轮404通过减速器B405与电动机B406连接；线轮404、减速器B405、电动机B406均固定安装在收纳箱5中，达到防尘、安全的目的。本实施例中，贯通槽500的宽度为30mm。
所述力传感器、电动机A301、电动机B406均与电脑端控制系统连接，受其控制。
所述土槽1的尺寸可灵活调整，根据实际需求选择合适数量以及尺寸的底板单元、侧板101、套筒102进行拼装即可；而且，本发明将收纳箱5上的贯通槽500以及滑轨501均沿高度方向设计或布置，为土槽1的加高提供了便利。
在控制系统的控制下，电动机A301工作，电动机A301输出动力经减速器A300减速后带动转轴7旋转，进而能够带动旋耕刀2做旋转运动，对其下方的土壤进行搅动；电动机B406工作，电动机B406输出动力经减速器B405减速后带动线轮404旋转，线轮404收紧钢丝绳403，基于滑轨400与滑板401的导向作用，能够带动转轴7以及旋耕刀2整体做直线运动，对土槽1内的土壤进行来回翻转。
实际试验应用中，电动机A301以及电动机B406可配合使用也可单独使用，以满足不同作业部件的土槽试验测试需求。试验过程中，通过电脑控制相应电机的转速，能够实现对作业部件前进速度和作业频率的控制，并实时呈现电机转速、前进速度、前进位移以及前进阻力数据，以便后续计算分析。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，包括可拆卸安装在收纳箱（5）一侧的土槽（1），还包括设置在土槽（1）一侧的第一传动装置（3）、安装在土槽（1）顶部以及收纳箱（5）内部的第二传动装置（4），第一传动装置（3）、第二传动装置（4）均与土槽（1）上方安装有作业部件的转轴（7）连接，分别用于带动作业部件做旋转运动和直线运动。
2.根据权利要求1所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述土槽（1）为拼装式结构，包括底座（100）、侧板（101）、套筒（102），底座（100）由多块底板单元拼接组成，多块侧板（101）相互拼接围成侧边框架，侧边框架通过套筒（102）拼接固定在底座（100）上，组成土槽（1）；套筒（102）为柱状结构，其下部均开设有插接口，顶部柱体的直径均小于其余部位的直径。
3.根据权利要求2所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述侧板（101）左右两端分别设置尺寸相互匹配的凸起和凹槽，且凸起和凹槽位置处均贯通设置有通孔，多块侧板（101）相互拼接围成一侧边框架，套筒（102）从侧边框架的通孔中插入，并固定在底座（100）的凹槽中。
4.根据权利要求2所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述收纳箱（5）上沿高度方向焊接固定有两条滑轨（501），套环（502）一端滑动安装在滑轨（501）上，另一端设置有通孔。
5.根据权利要求4所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述土槽（1）拐角处靠近收纳箱（5）的两根套筒（102）的顶部均伸出至土槽（1）外，且均穿过对应套环（502）上的通孔，套环（502）卡接安装在套筒（102）顶部，实现土槽（1）与收纳箱（5）的对接。
6.根据权利要求2所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述土槽（1）四角处的套筒（102）顶部均伸出至土槽（1）外且均插接安装有另一根套筒（102），以实现套筒（102）的拼接延长；
第二传动装置（4）包括安装在插接延长后的套筒（102）顶部之间的两条滑轨（400），滑轨（400）上均滑动设置有滑板（401），滑板（401）下方均刚性连接有第一滚动轴承（402），第一滚动轴承（402）均安装在转轴（7）上；第二传动装置（4）还包括安装在转轴（7）中部的第二滚动轴承（407），第二滚动轴承（407）上焊接有钩子，钩子上通过力传感器连接有钢丝绳（403），钢丝绳（403）另一端穿过收纳箱（5）后与收纳箱（5）内的动力单元连接。
7.根据权利要求6所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述动力单元包括与钢丝绳（403）连接的线轮（404），线轮（404）通过减速器B（405）与电动机B（406）连接；收纳箱（5）一侧沿高度方向开设有一条供钢丝绳（403）穿过的贯通槽（500）。
8.根据权利要求7所述的便携式可拆卸小型土槽试验台，其特征在于，所述第一传动装置（3）包括安装在土槽（1）一侧箱体中的减速器A（300）和电动机A（301），箱体底部安装有万向轮（6），转轴（7）一端端部通过减速器A（300）与电动机A（301）连接。
9.根据权利要求1所述的便携式可拆卸小型土槽试验台及其测试方法，其特征在于，所述收纳箱（5）底部安装有万向轮（6），内部通过隔板分隔有多个收纳腔体。
10.一种权利要求8所述便携式可拆卸小型土槽试验台的测试方法，其特征在于，力传感器、电动机A（301）、电动机B（406）均与电脑端控制系统连接，电动机A（301）、电动机B（406）可配合工作或单独工作；
电动机A（301）以及电动机B（406）配合工作时，控制系统控制电动机A（301）工作，电动机A（301）输出动力经减速器A（300）减速后带动转轴（7）旋转，进而带动作业部件在原地做旋转运动，对其下方的土壤进行搅动；与此同时，控制系统控制电动机B（406）工作，电动机B（406）输出动力经减速器B405减速后带动线轮（404）旋转，线轮（404）收紧钢丝绳（403），基于滑轨（400）与滑板（401）的导向作用，带动转轴（7）以及作业部件整体做直线运动，从而实现对土槽（1）内的土壤进行来回翻转搅动；
在此过程中，控制系统根据测试需求，通过控制电动机A（301）的转速进行作业部件作业频率调整，通过控制电动机B（406）的转速进行作业部件前进速度调整，力传感器将检测出的实时前进阻力数据传递至控制系统，供控制系统进行数据分析；同时，控制系统中的显示屏将实时前进阻力数据、电动机A（301）转速数据、电动机B（406）转速数据、前进位移数据进行可视化展示。
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- 2023-01-09 CN CN202310024913.6A patent/CN116242596A/zh active Pending
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