CN215296518U - 悬挂农机具作业阻力测量传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于悬挂农机具作业阻力测量传感装置，包括销轴式径向二向力应变传感器结构、布片和接桥方式，传感器与悬挂耳的定位和定向结构，其技术要点为：在悬挂农机具的上U形悬挂耳和两只下U形悬挂耳上共安装三只销轴式径向二向力传感器，销轴传感器和U形悬挂耳有特定的结构设计，保证销轴的定向和限位，销轴传感器为电阻应变式力传感器，通过巧妙地布片和电桥电路连接，使三只销轴传感器分别感知农机具三个U形悬挂耳上X方向和Y方向分力，三只销轴式力传感器按特定连接顺序并接构成总农机具X、Y向总分力测量电路分，依据力合成原理即可准确的测量整台悬挂农机具作业时总阻力的大小和方向。

Description

悬挂农机具作业阻力测量传感装置

技术领域

本发明涉一种悬挂式农业机械作业阻力测量传感技术与装置，具体涉及整地、播种、旋耕、中耕等田间作业悬挂机组作业阻力测量传感方法与装置。

背景技术

农机具作业阻力是新型农机具研发和农机动力选型配套时的重要参数。在农机具作业中若能实时动态监测掌握作业阻力变化，对提高作业质量，提高作业质量实现智能控制具有现实意义。目前非自走式田间作业机具大多为悬挂式农机具，拖拉机上配置有标准化的三点式液压悬挂机构，农机具通过机架上的三个挂接点同拖拉机液压悬挂机构的上、下拉杆末端球铰三点悬挂连接，当拖拉机液压悬挂机构放下时，农机具落地、工作部件入土，拖动机牵引农机具前行作业，当拖拉机液压悬挂机构升起时，农机具被抬起离地，机组田间转移或运输工作。具体的农机具机架上的三个挂接耳与拖拉机液压悬挂机构的上、下拉杆末端球铰通过销轴连接和传递提升、下压和牵引力，现有的农机具作业阻力测量方法一种是单独制作一个测力框架，测力框架上配置多只力传感器，将测力框架连接到拖拉机悬挂装置上，测力框架再与农机具固接；另一种是将三个普通的连接销轴更换为三个销轴式传感器，再配合倾角传感器等进行作业阻力测量，还有一种是在拖拉机悬挂装置的一个上拉杆、两个下拉杆和两个下拉杆提升臂上加装五个拉压力传感器进行测量；上述几种测量装置结构较复杂，需要用到三只以上传感器，分别测测量每只传感器并且还要进行较复杂的力解算过程才能获得作业阻力值。因此有必要开发一种简便易行的农机作业阻力测量方法与传感装置，满足生产和试验检测需求。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种悬挂农机具作业阻力测量传感装置，其技术方案为：在悬挂农机具的上U形悬挂耳和两只下U形悬挂耳上共安装三只销轴式径向二向力力传感器，销轴传感器和U形悬挂耳有特定的结构设计，销轴传感器为电阻应变式力传感器，通过巧妙地布片和电桥电路连接，使三只销轴传感器分别感知农机具三个U形悬挂耳上X方向和Y方向分力，只应用三只销轴式力传感器，分别检测农机具三个U形悬挂耳上X,Y两个方向的径向分力，依据力合成原理即可准确的测量整台悬挂农机具作业时总阻力的大小和方向。

附图说明

图1拖拉机三点悬挂农机具立面示意图；

图2拖拉机三点悬挂农机具俯视示意图；

图3农机具上三个U形悬挂耳及定位限位螺孔示意图；

图4销轴式应变径向二向力传感器结构示意图；

图5X向和Y向应变片连接成电桥测量电路的示意图，公开了应变片的接桥连接顺序；

图6三个销轴力传感器X方向总分力测量电路图

图7三个销轴力传感器Y方向总分力测量电路图

图1～图7中标识：1-拖拉机悬挂装置的上拉杆、2-拖拉机悬挂装置的右侧下拉杆，3、 5和7-销轴式力传感器，4、6和8-农机具机架上U形悬挂耳，9-拖拉机悬挂装置的左侧下拉杆，10- U形悬挂耳上的定向与限位小螺孔，11- U形悬挂耳上的定向与限位大螺孔，101-销轴头，102-销轴头上的限位和定向小缺口，103-销轴头上的引线通孔，104-销轴头上的限位和定向大缺口，110-销轴左环形槽，111-销轴右环形槽，112-销轴限位销孔，130- 轴向引线槽，R1～R4-左环形槽上粘贴的4只应变片，R5～R8-右环形槽上粘贴的4只应变片， 803-X方向径向分力的全桥测量电路，804-Y方向径向分力的全桥测量电路，A、B、C和D- 分别为电桥电路的4个节点。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的具体实施方案和说明：

悬挂农机具作业阻力测量传感装置，包括力传感器和由力传感器构造的测量电路。如图 1～3，力传感器3、5和7共3只为销轴式应变径向二向力传感器具体结构如图4，分别安装到悬挂农机具的U形悬挂耳6和左右两个下U形悬挂耳4和8上，替代原有的悬挂轴销；在每个U形悬挂耳上开有1小1大2个定向和限位螺孔10和11，两个限位螺孔中心连线与农机具机架水平参考面平行，用螺栓将销轴力传感器固定到U形悬挂耳上，防止销轴传感器周向转动和轴向串动；每只销轴传感器可以测得X和Y两个方向的径向分力；三只销轴传感器具有相同的结构参数、应变片阻值和X和Y方向灵敏度系数。

如图4，本发明的销轴式应变二向径向力传感器，一端设置直径大于销轴柱体直径的销轴头101，在销轴头外缘上间隔180度对称开有1小1大2个定位定向缺口102和104，对应的在农机具的U形悬吊耳上开有2个定向和限位螺孔10和11，用螺栓通过这2个定位缺口将销轴传感器固定到农机具U形悬挂吊耳上，用以限制销轴传感器的周向转动和轴向串动。

如图4，在靠近销轴的两端，销轴圆柱面上开有左环形槽110和右环形槽111；在销轴圆柱面上间隔90度沿轴向开4条引线槽130，引线槽在圆周上的开设角度与2个定位缺口102 和104错开±45度角；对应的在销轴头101端面开4个引线通孔103，用于引出测量引线。

如图4和图5，在销轴的每个环形槽上，周向间隔90度粘贴有4只单轴应变片，左环形槽上粘贴有R1～R4，右环形槽上粘贴有R5～R8，每个环形槽上的4只应变片两两相对，其中 R2和R4相对，R6和R8相对，圆周位置与销轴头外缘上的2个定位缺口一致；而R1和R3相对，R5和R7相对，圆周位置与销轴头外缘上的2个定位缺口错开90度；每只应变片的纵轴线与环槽柱面素线成±45度角排列；8只应变片有序连接成2个全桥测量电路，其中左环形槽110上的R1、R3和右环形槽111上的R5、R7四只应变片按R1-R3-R7-R5的顺序连接组成 X方向径向分力的全桥测量电路803，左环形槽110上的R2、R4和右环形槽110上的R6、R8 四只应变片按R2-R4-R8-R6的顺序连接组成Y方向径向分力的全桥测量电路804，X、Y两组电桥测分别测得销轴X、Y方向径向分力。

如图6和图7，构造的传感器测量电路如下：3只销轴式力传感器的X向测量电桥电路 803按图6的并接，即3只销轴传感器测量电桥A、B、C、D点分别相联，即3只销轴传感器测量电桥A、B、C、D点分别相联，构造形成整台农机具X向总分力测量电桥电路；3只销轴传感器的Y向测量电桥804按图7顺序并接，构造形成农机具Y向总分力测量电桥；X和Y 总分力测量电桥的输出按力合成原理可以得到拖拉机后挂农机具作业阻力的大小和方向角。

Claims (5)

1.悬挂农机具作业阻力测量传感装置，包括力传感器和由力传感器构造的测量电路，其特征是：所述的力传感器(3)、(5)和(7)共三只为销轴式应变二向径向力传感器，分别安装在悬挂农机具的U形上悬挂耳(6)和左右两个下U形悬挂耳(4)和(8)上；每个U形悬挂耳上开有一小一大两个定向和限位螺孔(10)和(11)，两个限位螺孔中心连线与农机具机架水平参考面平行，每只销轴传感器用螺栓固定到U形悬挂耳上，防止销轴传感器周向转动和轴向串动；每只销轴传感器可以测得X和Y两个方向的径向分力；三只销轴传感器具有相同的结构参数、应变片阻值和X和Y方向灵敏度参数。

2.根据权利要求1所述的悬挂农机具作业阻力测量传感装置，其特征是：一端设置直径大于销轴柱体直径的销轴头(101)，在销轴头外缘上间隔180度对称开有一小一大两个定位缺口(102)和(104)，用螺栓通过这两个定位缺口将销轴传感器固定到农机具U形悬挂吊耳上对应的两个定向和限位螺孔(10)和(11)上，用以限制销轴传感器的周向转动和轴向串动。

3.根据权利要求1所述的悬挂农机具作业阻力测量传感装置，其特征是：在靠近销轴的两端，沿圆周开有左环形槽(110)和右环形槽(111)；在销轴圆柱面上间隔90度沿轴向开4条引线槽(130)，引线槽在圆周上的位置与两个定位缺口(102)和(104)错开±45度角，对应的在销轴头(101)端面开4个引线通孔(103)，用于引出测量引线。

4.根据权利要求1所述的悬挂农机具作业阻力测量传感装置，其特征是：在销轴的每个环形槽面上，周向间隔90度粘贴有4只单轴应变片，4只应变片两两相对，其中R2和R4相对，R6和R8相对并与销轴头外缘上的两个定位缺口方位对应，而R1和R3相对，R5和R7相对,圆周位置与销轴头外缘上的两个定位缺口错开90度；两环槽上的每只应变片的纵轴线与环槽柱面素线成±45度角排列；8只应变片有序连接成两个全桥测量电路，其中左环形槽上的R1、R3和右环形槽上的R5、R7四只应变片按R1-R3-R7-R5的顺序连接组成X方向径向分力的全桥测量电路(803)，左环形槽上的R2、R4和右环形槽上的R6、R8四只应变片按R2-R4-R8-R6的顺序连接组成Y方向径向分力的全桥测量电路(804)，X,Y两组电桥的输出分力按力合成原理求得销轴传感器所受径向合力的大小和方向角。

5.根据权利要求1～4任一项所述的悬挂农机具作业阻力测量传感装置，其特征如下：三只销轴式应变二向径向力传感器的X向测量电桥803按图(6)的顺序并接，即三只销轴传感器测量电桥电路A、B、C、D节点分别相联，即三只销轴传感器测量电桥A、B、C、D点分别相联，构造形成整台农机具X向总分力测量电桥电路；三只销轴传感器的Y向测量电桥804按图(7)顺序并接，构造形成农机具Y向总分力测量电桥电路；X和Y总分力测量电桥的输出按力合成原理可以得到拖拉机后挂农机具作业阻力的大小和方向角。

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