CN215414966U - 一种土壤切向粘附力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤切向粘附力测试装置，包括步进电机(1)、传动单元(2)、滑台(3)、拉压传感器(4)、滑杆(5)、土箱(6)、位移传感器(7)和控制器；所述传动单元(2)包括滚珠丝杠(21)、滚珠滑块(22)、支撑侧、滑轨和槽体；滚珠丝杠(21)、滑轨穿入滚珠滑块(22)中，连接到支撑侧；滚珠滑块(22)依次连接拉压传感器(4)和滑杆(5)；滚珠丝杠(21)连接到步进电机(1)；滑杆(5)穿入土箱(6)侧壁；土箱(6)设置于滑台(3)上；滚珠滑块(12)连接有位移传感器(7)。本发明可以实现对不同参数、不同含水率土壤与不同触土部件的切向阻力的测试。

Description

一种土壤切向粘附力测试装置

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，特别涉及一种土壤切向粘附力测试装置。

背景技术

高效、低成本的机械栽培是现代农业的重要组成部分。然而，由于土壤磨损和土壤粘着，对地形机械的土壤接触成分提出了很高的要求。土壤磨蚀可以大大减轻土壤的重量，并导致土壤所含成分的钝化角。钝化角的形成会降低栽培质量，影响作物产量。土壤与土壤接触组分表面的粘附有两个不利影响：抗草率的增加和轮廓的变化。这两个问题可能导致电力消耗增加和耕作效果退化。根据已发表的数据，土壤粘着可提高耕作阻力30％以上，提高耕作机械能耗30％-50％，降低生产率30％。

目前国内外土壤粘附力测量装置主要集中于法向粘附力，尚未见一种结构简单、操作方便的切向粘附力的测试装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种新型土壤切向粘附力测试装置。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种土壤切向粘附力测试装置，其特征在于，包括步进电机(1)、传动单元(2)、滑台(3)、拉压传感器(4)、滑杆(5)、土箱(6)、位移传感器(7)和控制器；

所述传动单元(2)包括滚珠丝杠(21)、滚珠滑块(22)、支撑侧、滑轨和槽体；

所述槽体两端设置有支撑侧；滚珠丝杠(21)、滑轨穿入滚珠滑块(22)中，连接到支撑侧；

滚珠滑块(22)依次连接拉压传感器(4)和滑杆(5)；

滚珠丝杠(21)连接到步进电机(1)；

滑杆(5)穿入土箱(6)侧壁；土箱(6)设置于滑台(3)上；

滚珠滑块(22)连接有位移传感器(7)；

所述步进电机(1)、滑台(3)、拉压传感器(4)和位移传感器(7)电连接到控制器；

整个装置由电源供电。

进一步，所述步进电机(1)型号为两相步进电机。优选为57两相步进电机，扭矩为0.4N·m。步进电机的驱动器型号为DM542。

进一步，所述拉压传感器(4)型号为MIK-LCS1，量程为200Kg，精度为0.03％F·S。称重数显表与S型拉压传感器相连，其型号为MIK-LCB1，外供电压为10V，可以实时显示测量数值。

进一步，所述滑杆(5)的自由端为双耳板，通过螺栓以固定连接触土固体材料。

进一步，所述位移传感器(7)为滑动变阻器，由铝管、前后保护盖、线板、拉杆、滑芯、电刷、密封垫、固定部件和万向接头组成。工作原理为可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。

进一步，所述控制器单轴DY-IS可编程PLC控制器，该控制器变成条数为99条，输入点为6个，输出点为3个，可自动运行也可手动编参，可实现各种复杂运行。

优选的，的土箱材料为铝合金，尺寸为长度360mm，宽度160mm，高度为220mm。

优选的，电源为24V，5A的直流电源，纯铜变压。

该装置的测试方法，具体步骤如下：

步骤1：根据实验要求配置实验土，放入土箱中；

步骤2：用夹具固定触土部件；

步骤3：打开控制器，设定步进电机运动速度，开始切向运动；

步骤4：通过S型拉压传感器记录切向阻力。

本发明有益效果：

本发明装置结构简单，操作方便，测试数据准确，可以实现对不同参数，不同含水率土壤与不同触土部件的切向阻力的测试。

附图说明

图1是本实用新型立体结构示意图；

图2是本实用新型主视图；

图3是本实用新型俯视图；

图4是滑杆自由端结构图；

附图标记：1-步进电机，2-传动单元，21-滚珠丝杠，22-滚珠滑块，3-滑台，4-拉压传感器，5-滑杆，6-土箱，7-位移传感器。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例

如图1-图3所示，一种土壤切向粘附力测量装置，包括步进电机(1)、传动单元(2)、滑台(3)、拉压传感器(4)、滑杆(5)、土箱(6)、位移传感器(7)和控制器。

所述传动单元(2)包括滚珠丝杠(11)、滚珠滑块(12)、支撑侧、滑轨和槽体；

所述槽体两端设置有支撑侧；滚珠丝杠(11)、滑轨穿入滚珠滑块(12)中，连接到支撑侧；

滚珠滑块(12)依次连接拉压传感器(4)和滑杆(5)；

滚珠丝杠(11)连接到步进电机(1)；

滑杆(5)穿入土箱(6)侧壁；土箱(6)设置于滑台(3)上；

滚珠滑块(12)连接有位移传感器(7)；

所述步进电机(1)、滑台(3)、拉压传感器(4)和位移传感器(7)电连接到控制器；

整个装置由电源供电。

所述步进电机(1)型号为两相步进电机。优选为57两相步进电机，扭矩为0.4N·m。步进电机的驱动器型号为DM542。

所述拉压传感器(4)型号为MIK-LCS1，量程为200Kg，精度为0.03％F·S。称重数显表与S型拉压传感器相连，其型号为MIK-LCB1，外供电压为10V，可以实时显示测量数值。

所述滑杆(5)的自由端为双耳板。

所述位移传感器(7)为滑动变阻器，由铝管、前后保护盖、线板、拉杆、滑芯、电刷、密封垫、固定部件和万向接头组成。工作原理为可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。

所述控制器单轴DY-IS可编程PLC控制器，该控制器变成条数为99条，输入点为6个，输出点为3个，可自动运行也可手动编参，可实现各种复杂运行。

所述的土箱材料为铝合金，尺寸为长度360mm，宽度160mm，高度为220mm。

本实用新型针对测量土壤切向粘附阻力而设计，基本思路为步进电机带动滚珠丝杠以一定的速度移动，滚珠丝杠连接着滑杆的一端，滑杆的另一端采用螺栓固定触土固体材料。触土材料在土箱的土壤中进行切向的匀速运动，S型拉压传感器记录触土材料切向运动的土壤切向粘附阻力。

本实用新型实现记录触土部件在土壤中切向运动的阻力，利用拉压传感器记录触土部件在土壤中切向阻力，利用位移传感器记录触土部件移动距离，可实现对不同参数、不同含水率土壤与不同触土部件的切向阻力的测试。

本实用新型可实现定量分析被测土壤与触土试件之间的切向粘附力，可以在已知土壤参数(如含水量、容重、紧实度、土壤种类等)的条件下对给定材料的触土试件之间的切向粘附摩擦力实现动态测试；通过S型拉压传感器实时测量触土试件与土壤的切向粘附力，即可知被测土壤与给定触土试件之间切向粘附力的动态变化过程。

本实用新型可实现对不同性质与参数的土壤与不同触土材料之间的切向粘附力的测试，操作简单，数据可靠。

试验时，按照要求配置土壤，放入土箱中。将触土固体材料通过螺栓固定于滑杆的自由端。通过控制器设定步进电机的速度。通过拉压传感器记录实时的切向粘附阻力。

该装置的测试方法，具体步骤如下：

步骤1：根据实验要求配置实验土，放入土箱中；

步骤2：用夹具固定触土部件；

步骤3：打开控制器，设定步进电机运动速度，开始切向运动；

步骤4：通过S型拉压传感器记录切向阻力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种土壤切向粘附力测试装置，其特征在于，包括步进电机(1)、传动单元(2)、滑台(3)、拉压传感器(4)、滑杆(5)、土箱(6)、位移传感器(7)和控制器；

所述传动单元(2)包括滚珠丝杠(21)、滚珠滑块(22)、支撑侧、滑轨和槽体；

所述槽体两端设置有支撑侧；滚珠丝杠(21)、滑轨穿入滚珠滑块(22)中，连接到支撑侧；

滚珠滑块(22)依次连接拉压传感器(4)和滑杆(5)；

滚珠丝杠(21)连接到步进电机(1)；

滑杆(5)穿入土箱(6)侧壁；土箱(6)设置于滑台(3)上；

滚珠滑块(22)连接有位移传感器(7)；

所述步进电机(1)、滑台(3)、拉压传感器(4)和位移传感器(7)电连接到控制器；

整个装置由电源供电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述步进电机(1)型号为两相步进电机。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉压传感器(4)型号为MIK-LCS1。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑杆(5)的自由端为双耳板。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移传感器(7)为滑动变阻器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器单轴DY-IS可编程PLC控制器。

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