專利名稱：手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法及其裝置，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械測(cè)試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
手扶拖拉機(jī)是我國(guó)廣大農(nóng)村，特別是南方地區(qū)最主要的農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械，而旋耕機(jī)則是與之相配套的最重要的耕作機(jī)具之一。旋耕機(jī)作業(yè)能耗大，如何評(píng)判旋耕機(jī)本身性能的好壞以及與拖拉機(jī)配套是否合理，扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗是其評(píng)判的主要參數(shù)。旋耕機(jī)的最大扭矩、轉(zhuǎn)速關(guān)系著旋耕機(jī)的工作能力、壽命和安全性。旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗參數(shù)還與旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(旋耕刀片的切削半徑、旋耕機(jī)工作幅覽、旋耕刀片的數(shù)量以及在刀軸上的排列形式)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)(旋耕刀片的圓周速度、機(jī)組的前進(jìn)速度以及二者的比值)、性能參 數(shù)(旋耕深度、刀片的切土節(jié)距和每把刀片的切土寬度)等相關(guān)，能否準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地測(cè)出傳動(dòng)軸的扭矩和轉(zhuǎn)速，對(duì)于評(píng)定手扶拖拉機(jī)旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量能否滿足農(nóng)藝要求和與手扶拖拉機(jī)的配套合理性，并考核樣機(jī)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求具有非常重要的意義，此外對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)軸的故障和改進(jìn)設(shè)計(jì)也具有很重要的意義。目前國(guó)內(nèi)旋耕機(jī)扭矩測(cè)試主要仍采用在軸上貼應(yīng)變片的傳統(tǒng)方法。即應(yīng)變片-應(yīng)變儀測(cè)試旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩和功耗。該方法直接在待測(cè)設(shè)備的傳動(dòng)軸貼片，即在旋耕機(jī)軸輸入端圓周上每隔90°均布貼上電阻應(yīng)變片，并接成全橋電路與集流環(huán)相接，同時(shí)和轉(zhuǎn)速測(cè)試元件(霍爾元件或轉(zhuǎn)速盤)測(cè)得的軸輸出端轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理，得到旋耕機(jī)扭矩并計(jì)算出功耗。但是，這種扭矩測(cè)量方法極其繁瑣，每測(cè)試一臺(tái)機(jī)器必須在被測(cè)機(jī)器設(shè)備的傳動(dòng)軸貼片，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且重復(fù)性差。因此研發(fā)旋耕機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩和功耗測(cè)試通用裝置，改變目前“一機(jī)一貼”的狀況是非常必要，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量快速可靠、誤差小且重復(fù)性好的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法及其裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案一是一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于連接拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含一扭矩傳感器。進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包含與拖拉機(jī)倒檔齒輪相嚙合的齒輪I以及與旋耕機(jī)輸入齒輪相嚙合的齒輪IV，所述齒輪I設(shè)置于軸I上，所述軸I的一端由箱體支撐，所述軸I的另一端與軸II的一端相連接并由箱體支撐，所述軸II的另一端由箱體支撐，所述軸II上設(shè)置有齒輪II，所述齒輪II與齒輪III相嚙合，所述齒輪III設(shè)置于扭矩傳感器的軸輸入端上，所述扭矩傳感器的軸輸入端由箱體支撐，所述扭矩傳感器的軸輸出端與軸III的一端相連接，所述軸III的另一端由箱體支撐，所述齒輪IV設(shè)置于軸III上。進(jìn)一步的，所述齒輪I通過平鍵與軸I相連接，所述齒輪IV通過平鍵與軸III相連接，所述齒輪I與齒輪IV的齒頂之間存在間隙。進(jìn)一步的，所述軸I和軸III的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述軸I的另一端設(shè)置有花鍵槽，所述軸II的一端設(shè)置有與軸I的花鍵槽相配合的花鍵，所述軸III的一端設(shè)置有花鍵槽，所述扭矩傳感器的軸輸出端設(shè)置有與軸III的花鍵槽相配合的花鍵。進(jìn)一步的，所述齒輪II和齒輪III的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪II通過花鍵套I與軸II相連接，所述齒輪II的花鍵槽與花鍵套I的外花鍵相配合，所述軸II的另一端設(shè)置有與花鍵套I的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵。進(jìn)一步的，所述齒輪III通過花鍵套II與扭矩傳感器的軸輸入端相連接，所述花鍵套I和花鍵套II的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪III的花鍵槽與花鍵套的外花鍵相配合II，所述扭矩傳感器的軸輸入端設(shè)置有與花鍵套II的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵。進(jìn)一步的，所述齒輪I和齒輪IV的齒數(shù)相同，所述齒輪II與齒輪III的齒數(shù)相同。進(jìn)一步的，所述箱體是由箱體I和箱體II通過螺栓連接而成。進(jìn)一步的，所述箱體I的A面通過螺栓固定于拖拉機(jī)的變速箱體上，所述箱體I的B面通過螺栓與旋耕機(jī)相連接。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案二是一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法，包括上述的一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，并按以下步驟進(jìn)行
(I)安裝時(shí)，通過螺栓使得箱體分別與拖拉機(jī)的變速箱體和旋耕機(jī)固定連接，將拖拉機(jī)的倒檔齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪I相嚙合，將旋耕機(jī)的輸入齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪IV相嚙合；(2)測(cè)試時(shí)，拖拉機(jī)的倒檔齒輪帶動(dòng)齒輪I旋轉(zhuǎn)，齒輪I通過軸I和軸II帶動(dòng)齒輪II旋轉(zhuǎn)，齒輪II通過齒輪III驅(qū)動(dòng)扭矩傳感器的軸輸入端，扭矩傳感器的軸輸出端通過軸III帶動(dòng)齒輪IV旋轉(zhuǎn)，齒輪IV通過旋耕機(jī)的輸入齒輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)，此時(shí)扭矩傳感器通過測(cè)量加載在其自身軸上的扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，從而計(jì)算出旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明針對(duì)手扶拖拉機(jī)旋耕機(jī)的扭矩測(cè)量研制出了通用的扭矩測(cè)試裝置，該扭矩測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、制造成本低、便于攜帶，測(cè)試時(shí)將該扭矩測(cè)量裝置附裝到機(jī)器的傳動(dòng)軸上，無需改變手扶拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)，該測(cè)試方法可以快速可靠地進(jìn)行測(cè)量扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)以計(jì)算出旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功率，具有誤差小、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)；另外，本發(fā)明也可以用于測(cè)量手扶拖拉機(jī)配套的其它驅(qū)動(dòng)式機(jī)具的扭矩，如驅(qū)動(dòng)式圓盤犁、水田驅(qū)動(dòng)耙等。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。


圖I為測(cè)試裝置的安裝示意圖。圖2為測(cè)試裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖3為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖。圖4為軸I和軸III的結(jié)構(gòu)圖。圖5為軸II的結(jié)構(gòu)圖。圖6為花鍵套I和花鍵套II的結(jié)構(gòu)圖。圖7為齒輪II和齒輪III的結(jié)構(gòu)圖。圖中1-箱體I，2、4、8、11、14、15、19、21_ 滾動(dòng)軸承，3-齒輪 I，5_ 軸 I，6-箱體、II，7-軸II，9-齒輪II，10-花鍵套I，12-齒輪III，13-花鍵套II，16-外罩，17-扭矩傳感器，
18-軸III，20-齒輪IV，22-箱體連接螺栓螺母，23-扭矩傳感器固定螺栓螺母，A-A面，B-B面。
具體實(shí)施例方式12馬力級(jí)手扶拖拉機(jī)是我國(guó)廣大農(nóng)村，特別是南方地區(qū)最主要的農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械，而旋耕機(jī)則是與之相配套的最重要的耕作機(jī)具之一。要測(cè)量12馬力級(jí)手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)扭矩，先拆下連接手扶拖拉機(jī)變速箱和旋耕機(jī)變速箱的螺栓，分離手扶拖拉機(jī)和旋耕機(jī)，再把該扭矩測(cè)試裝置安裝在手扶拖拉機(jī)與旋耕機(jī)原連接部位之間。
參考圖f 7，一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于連接拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含一扭矩傳感器17、與拖拉機(jī)倒檔齒輪相嚙合的齒輪I 3以及與旋耕機(jī)輸入齒輪相嚙合的齒輪IV 20，所述齒輪I 3設(shè)置于軸I 5上，所述軸I 5的一端由箱體支撐，所述軸I 5的另一端與軸II 7的一端相連接并由箱體支撐，所述軸II 7的另一端由箱體支撐，所述軸II 7上設(shè)置有齒輪II 9，所述齒輪
II9與齒輪III 12相嚙合，所述齒輪III 12設(shè)置于扭矩傳感器17的軸輸入端上，所述扭矩傳感器17的軸輸入端由箱體支撐，所述扭矩傳感器17的軸輸出端與軸III 18的一端相連接，所述軸III 18的另一端由箱體支撐，所述齒輪IV 20設(shè)置于軸III 18上。在本實(shí)施例中，所述齒輪I 3通過平鍵與軸I 5相連接，所述齒輪IV 20通過平鍵與軸III 18相連接，所述齒輪I 3與齒輪IV 20的齒頂之間存在間隙；所述軸I 5和軸III 18的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述軸I 5的另一端設(shè)置有花鍵槽，所述軸II 7的一端設(shè)置有與軸I 5的花鍵槽相配合的花鍵，所述軸III18的一端設(shè)置有花鍵槽，所述扭矩傳感器17的軸輸出端設(shè)置有與軸III 18的花鍵槽相配合的花鍵。在本實(shí)施例中，所述齒輪II 9和齒輪III 12的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪II 9通過花鍵套I 10與軸II 7相連接，所述齒輪II 9的花鍵槽與花鍵套I 10的外花鍵相配合，所述軸
II7的另一端設(shè)置有與花鍵套I 10的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵；所述齒輪III 12通過花鍵套
II13與扭矩傳感器17的軸輸入端相連接，所述花鍵套I 10和花鍵套II 13的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪III12的花鍵槽與花鍵套的外花鍵相配合II，所述扭矩傳感器17的軸輸入端設(shè)置有與花鍵套II 13的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵。為了降低摩擦力，所述花鍵套I 10和花鍵套II 13的兩端由箱體支撐，所述箱體與各零部件的支撐處均設(shè)置有滾動(dòng)軸承。為了使得該扭矩測(cè)試裝置在安裝前后均不改變拖拉機(jī)與旋耕機(jī)的傳動(dòng)比，所述齒輪I 3和齒輪IV 20的齒數(shù)相同，所述齒輪II 9與齒輪III 12的齒數(shù)相同。為了便于裝配，所述箱體是由箱體I I和箱體II 6通過螺栓連接而成，所述箱體I I的A面通過螺栓固定于拖拉機(jī)的變速箱體上，所述箱體I I的B面通過螺栓與旋耕機(jī)相連接，所述箱體II 6的外圍設(shè)置有外罩16。參考圖f 3，一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法，包括上述的一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，并按以下步驟進(jìn)行(1)安裝時(shí)，通過螺栓使得箱體分別與拖拉機(jī)的變速箱體和旋耕機(jī)固定連接，將拖拉機(jī)的倒檔齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪
I3相嚙合，將旋耕機(jī)的輸入齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪IV 20相嚙合；(2)測(cè)試時(shí)，拖拉機(jī)的倒檔齒輪帶動(dòng)齒輪I 3旋轉(zhuǎn)，齒輪I 3通過軸I 5和軸II 7帶動(dòng)齒輪II 9旋轉(zhuǎn)，齒輪
II9通過齒輪III12驅(qū)動(dòng)扭矩傳感器17的軸輸入端，扭矩傳感器17的軸輸出端通過軸III18 帶動(dòng)齒輪IV 20旋轉(zhuǎn)，齒輪IV 20通過旋耕機(jī)的輸入齒輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)，此時(shí)扭矩傳感器17通過測(cè)量加載在其自身軸上的扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，從而計(jì)算出旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于連接拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含一扭矩傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包含與拖拉機(jī)倒檔齒輪相嚙合的齒輪I以及與旋耕機(jī)輸入齒輪相嚙合的齒輪IV，所述齒輪I設(shè)置于軸I上，所述軸I的一端由箱體支撐，所述軸I的另一端與軸II的一端相連接并由箱體支撐，所述軸II的另一端由箱體支撐，所述軸II上設(shè)置有齒輪II，所述齒輪II與齒輪III相嚙合，所述齒輪III設(shè)置于扭矩傳感器的軸輸入端上，所述扭矩傳感器的軸輸入端由箱體支撐，所述扭矩傳感器的軸輸出端與軸III的一端相連接，所述軸III的另一端由箱體支撐，所述齒輪IV設(shè)置于軸III上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述齒輪I通過平鍵與軸I相連接，所述齒輪IV通過平鍵與軸III相連接，所述齒輪I與齒輪IV的齒頂之間存在間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述軸I和軸III的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述軸I的另一端設(shè)置有花鍵槽，所述軸II的一端設(shè)置有與軸I的花鍵槽相配合的花鍵，所述軸III的一端設(shè)置有花鍵槽，所述扭矩傳感器的軸輸出端設(shè)置有與軸III的花鍵槽相配合的花鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述齒輪II和齒輪III的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪II通過花鍵套I與軸II相連接，所述齒輪II的花鍵槽與花鍵套I的外花鍵相配合，所述軸II的另一端設(shè)置有與花鍵套I的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述齒輪III通過花鍵套II與扭矩傳感器的軸輸入端相連接，所述花鍵套I和花鍵套II的結(jié)構(gòu)尺寸相同，所述齒輪III的花鍵槽與花鍵套的外花鍵相配合II，所述扭矩傳感器的軸輸入端設(shè)置有與花鍵套II的內(nèi)花鍵槽相配合的花鍵。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或6所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述齒輪I和齒輪IV的齒數(shù)相同，所述齒輪II與齒輪III的齒數(shù)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述箱體是由箱體I和箱體II通過螺栓連接而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，其特征在于所述箱體I的A面通過螺栓固定于拖拉機(jī)的變速箱體上，所述箱體I的B面通過螺栓與旋耕機(jī)相連接。
10.一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試方法，其特征在于，包括權(quán)利要求2至8中的任意一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，并按以下步驟進(jìn)行(I)安裝時(shí)，通過螺栓使得箱體分別與拖拉機(jī)的變速箱體和旋耕機(jī)固定連接，將拖拉機(jī)的倒檔齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪I相嚙合，將旋耕機(jī)的輸入齒輪與該扭矩測(cè)試裝置的齒輪IV相嚙合；(2)測(cè)試時(shí)，拖拉機(jī)的倒檔齒輪帶動(dòng)齒輪I旋轉(zhuǎn)，齒輪I通過軸I和軸II帶動(dòng)齒輪II旋轉(zhuǎn)，齒輪II通過齒輪III驅(qū)動(dòng)扭矩傳感器的軸輸入端，扭矩傳感器的軸輸出端通過軸III帶動(dòng)齒輪IV旋轉(zhuǎn)，齒輪IV通過旋耕機(jī)的輸入齒輪進(jìn)而驅(qū)動(dòng)旋耕機(jī)，此時(shí)扭矩傳感器通過測(cè)量加載在其自身軸上的扭矩、轉(zhuǎn)速，從而計(jì)算出旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手扶拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的扭矩測(cè)試裝置，包括箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于連接拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包含一扭矩傳感器、與拖拉機(jī)倒檔齒輪相嚙合的齒輪Ⅰ以及與旋耕機(jī)輸入齒輪相嚙合的齒輪Ⅳ，所述齒輪Ⅰ設(shè)置于軸Ⅰ上，所述軸Ⅰ的一端由箱體支撐，所述軸Ⅰ的另一端與軸Ⅱ的一端相連接，所述軸Ⅱ上設(shè)置有齒輪Ⅱ，所述齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ相嚙合，所述齒輪Ⅲ設(shè)置于扭矩傳感器的軸輸入端上，所述扭矩傳感器的軸輸出端與軸Ⅲ的一端相連接，所述齒輪Ⅳ設(shè)置于軸Ⅲ上。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的一種扭矩測(cè)試方法。本發(fā)明安裝方便、快速且操作簡(jiǎn)單，無需改變被測(cè)手扶拖拉機(jī)和旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)，就可以快速測(cè)定旋耕機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速和功耗。
文檔編號(hào)G01L3/02GK102721498SQ201210210030
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者何金成, 葉大鵬, 朱亨銀, 李素青 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)