基于土槽試驗(yàn)臺的小型多功能臺車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于土槽試驗(yàn)臺的小型多功能
Π牛O
【背景技術(shù)】
[0002]土壤耕作部件是農(nóng)業(yè)機(jī)械的核心部件，其土壤切削性能直接影響農(nóng)業(yè)機(jī)械的能源消耗及耕作效能。土壤耕作部件主要受到來自耕層土壤復(fù)雜而隨機(jī)變化的載荷作用，由于阻力過大，常導(dǎo)致土壤耕作部件服役時間短，甚至出現(xiàn)彎曲、斷裂等現(xiàn)象。因此，對土壤耕作部件的動態(tài)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時測試，研宄其在耕作過程中的受力特性與規(guī)律，將為土壤耕作部件的設(shè)計(jì)、選用及其失效形式分析提供重要的測試數(shù)據(jù)與技術(shù)手段，并可為其減阻降耗設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。
[0003]與田間試驗(yàn)相比，土槽試驗(yàn)具有不受季節(jié)和農(nóng)時的限制、可根據(jù)不同需要對土壤進(jìn)行實(shí)時恢復(fù)處理、試驗(yàn)重復(fù)性好且不受外界氣候和自然條件影響等優(yōu)點(diǎn)。目前已見報(bào)道的基于土槽試驗(yàn)臺的觸土部件試驗(yàn)裝置，主要存在以下不足:1、土槽試驗(yàn)臺及其臺車尺寸規(guī)格相對比較大，實(shí)現(xiàn)不同功能(如旋耕、平整、壓實(shí)等)的臺車系統(tǒng)相對是獨(dú)立的；2、多數(shù)試驗(yàn)裝置負(fù)荷測試單一，測試數(shù)據(jù)多局限于扭矩；3、多數(shù)試驗(yàn)裝置是針對單輥結(jié)構(gòu)，僅限于單輥單刀或多刀等試驗(yàn)研宄；4、多數(shù)試驗(yàn)裝置僅限于特定試驗(yàn)，工作部件互換性和通用性較差。為此，有必要開發(fā)一種通用性強(qiáng)，可便捷、有效進(jìn)行土壤耕作部件動態(tài)負(fù)荷測試的土槽試驗(yàn)臺車。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明主要目的是提供一種通用性強(qiáng)，可便捷、有效進(jìn)行旋轉(zhuǎn)耕作部件動態(tài)負(fù)荷測試的小型土槽試驗(yàn)臺車。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
基于土槽試驗(yàn)臺的小型多功能臺車，包括臺車機(jī)架、旋耕系統(tǒng)、土壤壓實(shí)系統(tǒng)和土壤平整系統(tǒng)，所述旋耕系統(tǒng)安裝在臺車機(jī)架的前端，土壤壓實(shí)系統(tǒng)安裝在臺車機(jī)架的后端，土壤平整系統(tǒng)安裝在臺車機(jī)架上、且位于旋耕系統(tǒng)與土壤壓實(shí)系統(tǒng)之間。
[0007]所述旋耕系統(tǒng)包括旋耕機(jī)架、耕深調(diào)節(jié)裝置、旋耕驅(qū)動電機(jī)、沖擊緩沖裝置、鏈傳動裝置、一級換向傳動裝置、行走箱、刀輥和導(dǎo)向滑塊a，旋耕驅(qū)動電機(jī)、耕深調(diào)節(jié)裝置、沖擊緩沖裝置和一級換向傳動裝置均安裝在旋耕機(jī)架上，旋耕機(jī)架通過導(dǎo)向滑塊一滑槽方式與臺車機(jī)架連接。
[0008]所述旋耕驅(qū)動電機(jī)的動力經(jīng)鏈傳動裝置傳遞給一級換向傳動裝置，經(jīng)一級換向傳動裝置換向后傳遞給行走箱，所述刀輥安裝在行走箱輸出軸上。
[0009]所述耕深調(diào)節(jié)裝置包括伺服電動缸和用于固定安裝伺服電動缸的安裝架，伺服電動缸的缸體通過安裝架固定安裝在臺車機(jī)架上，其推桿借助球面墊圈并通過螺栓與旋耕機(jī)架連接。
[0010]所述沖擊緩沖裝置包括調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)彈簧和輔助支架；輔助支架固定安裝在臺車機(jī)架上，在輔助支架上開設(shè)有供調(diào)節(jié)桿通過的通孔；調(diào)節(jié)桿的上端懸置，下端穿過輔助支架上的通孔并固定在旋耕機(jī)架上；調(diào)節(jié)彈簧套設(shè)在調(diào)節(jié)桿上，調(diào)節(jié)彈簧的下端固定連接在旋耕機(jī)架上，上端限位于輔助支架。
[0011]進(jìn)一步，所述土壤壓實(shí)系統(tǒng)包括鎮(zhèn)壓懸架、同步升降機(jī)構(gòu)、土壤鎮(zhèn)壓器和導(dǎo)向滑塊等；所述鎮(zhèn)壓懸架通過導(dǎo)向滑塊一滑槽方式與臺車機(jī)架連接，土壤鎮(zhèn)壓器的主軸通過軸承安裝在鎮(zhèn)壓懸架的豎直支架上，同步升降機(jī)構(gòu)安裝在鎮(zhèn)壓懸架的水平支架上；
所述同步升降機(jī)構(gòu)包括升降驅(qū)動電機(jī)、聯(lián)軸器、換向器、連接軸和螺旋升降機(jī)a;升降驅(qū)動電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與換向器輸入軸連接；換向器為T型換向器，換向器的兩個水平輸出軸分別通過聯(lián)軸器與對應(yīng)連接軸的一端連接，連接軸的另一端通過聯(lián)軸器與對應(yīng)螺旋升降機(jī)a輸入軸連接；螺旋升降機(jī)a為自鎖型蝸輪蝸桿螺旋升降機(jī)，其上端懸置，下端蝸桿工作端與鎮(zhèn)壓懸架的水平支架連接。
[0012]更進(jìn)一步，所述土壤平整系統(tǒng)包括刮土板懸架、刮板升降驅(qū)動電機(jī)、刮土板升降裝置和帶釘耙的刮土板，刮土板懸架固定安裝在臺車機(jī)架上，刮板升降驅(qū)動電機(jī)和刮土板升降裝置固定安裝在刮土板懸架上；
所述刮土板升降裝置包括螺旋升降機(jī)b、連接桿和固定座，刮板升降驅(qū)動電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與螺旋升降機(jī)b的輸入軸連接，該螺旋升降機(jī)b為蝸輪蝸桿螺旋升降機(jī)；所述連接桿的一端為空心結(jié)構(gòu)、且開設(shè)有內(nèi)螺紋，另一端開設(shè)有通孔；固定座與刮土板連接，在固定座上設(shè)有U型連接座，在U型連接座的兩端開設(shè)有通孔；連接桿的一端通過螺紋配合與螺旋升降機(jī)b的蝸桿工作端固定連接，另一端通過銷或其它連接件固定在固定座的U型連接座上。
[0013]更進(jìn)一步，所述行走箱輸出軸為雙輸出軸，刀輥(27)為兩組，兩組刀輥(27)對稱安裝在行走箱(26)兩側(cè)的輸出軸上。
[0014]更進(jìn)一步，所述伺服電動缸為折返式伺服電動缸，伺服電動缸的伺服電機(jī)與缸體平行設(shè)置，伺服電機(jī)的輸出軸通過同步帶和同步帶輪與伺服電動缸的傳動絲桿連接。
[0015]更進(jìn)一步，所述土壤平整系統(tǒng)還包括連接塊和移動導(dǎo)柱，所述移動導(dǎo)柱的兩端固定安裝在刮土板懸架上，連接塊的一側(cè)通過螺栓固定安裝在刮土板上，另一側(cè)通過導(dǎo)向軸承安裝在移動導(dǎo)柱上、且可沿移動導(dǎo)柱軸向移動。
[0016]更進(jìn)一步，所述刮土板懸架由上至下依次包括水平設(shè)置的第一水平支架、第二水平支架和第三水平支架，第一水平支架、第二水平支架和第三水平支架的兩端均與對應(yīng)端的側(cè)面支架固定連接；刮土板懸架的第一水平支架與臺車機(jī)架連接；所述刮板升降驅(qū)動電機(jī)和刮土板升降裝置分別通過安裝座固定安裝在第二水平支架上；所述移動導(dǎo)柱設(shè)置在第二水平支架和第三水平支架之間、且其兩端沿鉛垂方向固定安裝在第二水平支架和第三水平支架上。
[0017]更進(jìn)一步，所述伺服電動缸的最大工作行程為300mm，推桿工作速度為200mm/s，伺服電機(jī)功率為0.4kw，單缸承載能力為80kg。
[0018]更進(jìn)一步，所述同步升降機(jī)構(gòu)的最大工作行程為230mm，螺旋升降機(jī)a的蝸桿工作速度為50mm/s，升降能力為1000kg。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本小型多功能臺車是試驗(yàn)臺的重要組成部分，其集旋耕、平整、壓實(shí)功能為一體，輔以土槽，可進(jìn)行多種作業(yè)模式的土槽試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果可為土壤耕作部件的設(shè)計(jì)、選用及其失效形式分析提供重要的測試數(shù)據(jù)與技術(shù)手段，也可為組合式旋轉(zhuǎn)耕作部件的研宄提供試驗(yàn)條件。
[0020]2、采用基于伺服電機(jī)的電動缸對耕作深度進(jìn)行調(diào)節(jié)，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過絲桿轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，同時將伺服電機(jī)的精確轉(zhuǎn)速控制、精確轉(zhuǎn)數(shù)控制、精確扭矩控制轉(zhuǎn)變?yōu)榫_速度控制、精確位置控制、精確推力控制，從而實(shí)現(xiàn)對耕作深度的精準(zhǔn)控制。這突破了傳統(tǒng)土槽試驗(yàn)臺車的旋耕系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)耕作深度調(diào)節(jié)的模式，有利于縮短響應(yīng)時間，提高調(diào)節(jié)精度，并簡化系統(tǒng)控制策略及流程，節(jié)約維護(hù)成本。
[0021]3、行走箱輸出軸為雙輸出軸，兩組刀輥呈對稱設(shè)置，改變了傳統(tǒng)的單輥試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，使本試?yàn)臺車更接近農(nóng)業(yè)機(jī)械旋耕系統(tǒng)的實(shí)際耕作狀況。同時，采用原型耕作部件、原型行走箱，可通過試驗(yàn)直接得到土壤耕作部件的真實(shí)行為表征。
[0022]4、設(shè)置了沖擊緩沖裝置。使用時，沖擊緩沖裝置的調(diào)節(jié)桿穿過固定安裝在臺車機(jī)架上的輔助支架上的通孔，并使調(diào)節(jié)彈簧位于旋耕機(jī)架與輔助支架之間，調(diào)節(jié)彈簧的下端固定連接在旋耕機(jī)架上，上端限位于輔助支架。通過調(diào)節(jié)彈簧的減振作用，將直接作用于旋耕機(jī)架上的沖擊振動部分轉(zhuǎn)移至臺車機(jī)架，以減小旋耕作業(yè)時的沖擊振動，對電動缸進(jìn)行保護(hù)。
[0023]5、本發(fā)明通過土壤平整系統(tǒng)對耕作后的土壤進(jìn)行平整處理，再由土壤壓實(shí)系統(tǒng)對表層及深層土壤進(jìn)行壓實(shí)處理，以達(dá)到試驗(yàn)要求的土壤堅(jiān)實(shí)度，確保觸土部件作業(yè)始終是針對基本相同的土壤環(huán)境，從而使相關(guān)測試數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的可重復(fù)性與可對比性。該系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)刮土板升降裝置實(shí)現(xiàn)0-60mm范圍內(nèi)的刮土深度調(diào)節(jié)，并采用基于步進(jìn)電機(jī)的同步升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0-230mm范圍內(nèi)的壓實(shí)深度調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式進(jìn)一步突破了傳統(tǒng)土槽試驗(yàn)臺采用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)深度調(diào)節(jié)的模式，有利于縮短響應(yīng)時間，提高調(diào)節(jié)精度，并簡化系統(tǒng)控制策略及流程，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明臺車結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為旋耕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為伺服電動缸結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為土壤壓實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為土壤平整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示