本實用新型涉及一種農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種土槽試驗測試平臺。

背景技術(shù)：

農(nóng)機具土槽試驗是對農(nóng)田作業(yè)機械整機或工作部件進(jìn)行試驗的有效手段，對于農(nóng)業(yè)裝備新產(chǎn)品的研究開發(fā)具有重要的意義，與田間試驗相比，土槽試驗臺具有費用少，條件可控，能縮短研究周期等優(yōu)點?，F(xiàn)有土槽試驗臺的形式基本有二種：一種是土槽移動，試驗部件相對固定；另一種是土槽不動，試驗部件沿土槽移動，它與田間作業(yè)情況較相似，相對而言，前者多為小型土槽，后者大多為大型土槽。土槽試驗臺主要用于耕耘機械、播種機械、移栽機械、挖掘式收獲機械等整機或工作部件的試驗研究和性能測試，且其中對于土壤工作部件來說，研究土壤作用在試驗部件上的合力或在X、Y、Z軸上的分力尤其重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)目的是提供一種適用于帶動試驗部件沿土槽移動的土槽試驗臺的測試平臺，本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種土槽試驗測試平臺，安裝在沿土槽軌道移動的行走臺車上，包括設(shè)有數(shù)據(jù)采集模塊的控制系統(tǒng)，其特征在于：

所述測試平臺包括基板，所述基板安裝在行走臺車的車架上，所述基板的尾部通過液壓三點懸掛裝置與門架式六分力測力機構(gòu)連接 ；

所述門架式六分力測力機構(gòu)包括測力架以及安裝在測力架上的傳感器組，所述測力架由并在一起的前框架和后框架組成，液壓三點懸掛裝置的連接桿與所述前框架連接，后框架與被測機具連接，所述前框架和后框架均為左右對稱結(jié)構(gòu)，呈“A”字型，由兩側(cè)臂和橫向連接在兩側(cè)臂之間的橫桿組成，所述側(cè)臂包括一段豎桿；以行走臺車的牽引方向為X軸方向，所述橫桿延伸的方向為Y軸方向，豎直方向為Z軸方向，所述傳感器組包括三個按牽引方向布置的X軸拉壓力傳感器、兩個按豎向布置的Z軸拉壓力傳感器和一個按橫桿方向布置的Y軸拉壓力傳感器，各傳感器兩端的關(guān)節(jié)軸承以螺栓和螺母的連接方式分別固定在前、后框架上，三個X軸拉壓力傳感器以左右對稱方式分別布置在測力架的頂部和前、后框架的側(cè)臂豎桿上，兩個Z軸拉壓力傳感器左右對稱地布置在測力架前、后框架的兩側(cè)臂豎桿上，所述Y軸拉壓力傳感器布置在前、后框架橫桿的中部。

在上述方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)或優(yōu)選的方案還包括：

三個X軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與數(shù)據(jù)采集模塊連接，兩個Z軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接。

所述測力架優(yōu)選采用空心鋼管焊接制成，在保障強度和剛性的前提下，可盡量減輕自重。

所述基板通過沿車架寬度方向延伸的燕尾滑槽與車架連接，并通過絲杠控制基板移動。

本發(fā)明測試平臺還設(shè)有一耕深測量裝置，所述耕深測量裝置安裝在基板上，包括收繩式位移傳感器和安裝有滑輪的伸縮桿，所述伸縮桿的一端延伸到被測機具的上方，從收繩式位移傳感器拉出的鋼絲繩繞過伸縮桿上的滑輪，垂直系于被測機具上；收繩式位移傳感器與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接。

本發(fā)明測試平臺還設(shè)有為被測機具提供工作動力的動力輸出機構(gòu)，所述動力輸出機構(gòu)包括變頻調(diào)速電動機、變速器與分向變速箱，所述電動機通過一級皮帶輪減速帶動所述變速器，所述變速器輸出動力經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器后傳遞給分向變速箱，所述分向變速箱設(shè)有沿牽引方向設(shè)置的第一輸出軸和垂直于第一輸出軸的第二輸出軸，分向變速箱輸入軸通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給所述第二輸出軸，所述第二輸出軸再通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給第一輸出軸；所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊連接。

所述第一輸出軸通過末級鏈傳動與動力輸出軸傳動連接，所述動力輸出軸通過萬向傳動軸將動力傳遞給被測機具，所述動力輸出軸安裝在基板的下方。

有益效果：

本實用新型測試平臺可實現(xiàn)土槽試驗對前進(jìn)方向（X向）土壤阻力或臺車牽引力、機具重力（Z向）與土壤反力的合力以及土壤側(cè)向（Y向）反力等參數(shù)的精確測試，由六個拉壓傳感器的間距和各個傳感器測得的受力，經(jīng)簡便的四則運算公式即可計算獲知作用于機具上的X，Y，Z軸上的分力和力矩，由此實現(xiàn)了三維測力，且本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，避免了傳統(tǒng)測力裝置在試驗前需要在被測機具上貼應(yīng)變片的準(zhǔn)備工作，便于更換機具，適合推廣使用。進(jìn)一步的，本實用新型測試平臺可為不同被測機具提供不同的動力輸出方式，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本實用新型測試平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為測試平臺動力輸出機構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為測試平臺動力輸出機構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為測試平臺動力輸出機構(gòu)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5拉壓力傳感器的三維坐標(biāo)配置圖；

圖6為拉壓力傳感器在測力架上的配置圖；

圖7為門架式六分力測力機構(gòu)與傳感器標(biāo)定裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為門架式六分力測力機構(gòu)與傳感器標(biāo)定裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實用新型測試平臺的工作狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

為了進(jìn)一步闡明本實用新型的技術(shù)方案與技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步的介紹。

如圖1至圖9所示，一種土槽試驗測試平臺，安裝在沿土槽軌道2移動的行走臺車3上，包括基板8、動力輸出機構(gòu)7、耕深測量裝置9、三維測力傳感裝置等組成部分。

所述基板8安裝在行走臺車3的車架上，通過沿車架寬度方向延伸的燕尾滑槽與車架連接。測試平臺通過電機和絲杠控制基板8左右移動，以便充分利用土槽1的寬度，減少土壤整理次數(shù)。

所述基板8的尾部通過拖拉機液壓三點懸掛裝置與門架式六分力測力機構(gòu)10（三維測力傳感裝置）連接，用于感知被測機具4在試驗行程中的水平縱向受力（前進(jìn)方向土壤阻力或臺車牽引力）、豎直向受力（被測機具重力與土壤反力的合力）以及水平橫向受力（土壤側(cè)向反力）。同時針對液壓三點懸掛裝置，基板8上安裝有一套由獨立的電機和油泵組成的液壓供油系統(tǒng)，實現(xiàn)對被測機具的掛接和起落，并模擬拖拉機配掛機具對耕深的浮動控制和位置控制。

所述門架式六分力測力機構(gòu)10包括采用空心鋼管制成的測力架以及安裝在測力架上的傳感器組。所述測力架由對齊并在一起的前框架和后框架組成，所述前框架與后框架結(jié)構(gòu)相同，如圖8、圖9所示，液壓三點懸掛裝置的連接桿按照三點懸掛裝置的常規(guī)連接方式與所述前框架的上懸掛孔和下懸掛銷鉸接，后框架左右兩側(cè)的下連接套與被測機具4的下懸掛銷鉸接，后框架的上懸掛孔通過伸縮可調(diào)節(jié)的螺桿與被測機具4機身中部的后懸掛孔鉸接，使測力架和被測機具4能相互獨立地調(diào)節(jié)俯仰，保證測力架在試驗測量時其框架保持垂直于土槽1的姿態(tài)，并且被試機具4在試驗測量時持正常的作業(yè)姿態(tài), 以提高測量精度。

如圖6所示，所述前框架和后框架均為左右對稱結(jié)構(gòu)，呈“A”字型，依照液壓三點懸掛裝置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，由兩側(cè)臂和橫向連接在兩側(cè)臂之間的橫桿組成，所述側(cè)臂下部為一段豎桿；以行走臺車3的牽引方向（即土槽軌道延伸的方向）為X軸方向，所述橫桿延伸的方向為Y軸方向，豎直方向為Z軸方向，所述傳感器組包括三個按牽引方向布置的X軸拉壓力傳感器、兩個按豎向布置的Z軸拉壓力傳感器和一個按橫桿方向布置的Y軸拉壓力傳感器，如圖5所示。各傳感器一端的關(guān)節(jié)軸承以螺栓和螺母的連接方式固定在前框架上，另一端也通過螺栓和螺母的連接方式固定在后框架上，即保證了非測力方向的必要運動自由度，又消除或縮小了測力方向上的機械間隙，有利于提高測量精度。同時，為了配合各傳感器的安裝方位，可采用輔助支架安裝傳感器，將所述支架焊接固定在測力架上，再將傳感器的關(guān)節(jié)軸承通過螺栓螺母固定在所述輔助支架上。三個X軸拉壓力傳感器分別布置在測力架頂部的下方和前、后框架的側(cè)臂豎桿上，且三個X軸拉壓力傳感器在測力架上左右對稱，兩個Z軸拉壓力傳感器左右對稱地布置在測力架前、后框架的兩側(cè)臂豎桿上，所述Y軸拉壓力傳感器則布置在前、后框架橫桿的中部。

針對六個拉壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊一般需要配置6個模擬信號輸入通道。本實施例中將三個X軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與數(shù)據(jù)采集模塊連接，兩個Z軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，可以使占用數(shù)據(jù)采集模塊的通道數(shù)由6個減少到3個，且能增大輸出信號，自動完成對被測參量的算術(shù)求和，簡化數(shù)據(jù)處理程序，提高測量精度。傳感器串聯(lián)電路的輸出電壓近似為各傳感器輸出電壓之和，各傳感器均需一個獨立電源供橋；傳感器并聯(lián)電路的輸出電壓近似為各傳感器輸出電壓的平均值，而其輸出電流近似為各傳感器輸出電流之和，各傳感器可共用一組電源供橋。兩者相比較，傳感器并聯(lián)方式有綜合精度高、受外界干小、各傳感器可共用一個電源供橋從而簡化測試電路的優(yōu)點，所以本實施例優(yōu)選采用同軸傳感器并聯(lián)的信號輸出方式。為了減少傳感器偏載誤差，對并聯(lián)電路所使用的各傳感器除應(yīng)保證靈敏度一致外，還應(yīng)保證輸出電阻一致，機械標(biāo)定傳感器時宜采用整體標(biāo)定方式，如圖7、圖8所示。

所述耕深測量裝置9安裝在基板8上，包括收繩式位移傳感器和安裝有滑輪的伸縮桿，所述伸縮桿的一端延伸到被測機具4的上方，收繩式位移傳感器拉出的鋼絲繩繞過伸縮桿上的滑輪，垂直系于被測機具4上，收繩式位移傳感器隨被測機具試驗行程入土深度變化而牽放鋼絲繩，傳遞到編碼器而輸出數(shù)字信號給數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)對機具耕深的測量。

所述動力輸出機構(gòu)包括一變頻調(diào)速電動機706、一設(shè)有掛擋手柄5的汽車用五檔變速器701與一分向變速箱702，所述電動機706通過一級皮帶輪減速帶動所述變速器701，變速器701輸出動力經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器6傳遞給分向變速箱702。所述分向變速箱702將動力分為中央傳遞和側(cè)邊傳遞兩路，設(shè)有沿牽引方向設(shè)置的第一輸出軸和垂直于第一輸出軸的的第二輸出軸，分向變速箱輸入軸通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)與第二輸出軸傳動連接，所述第二輸出軸再通過一副雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給所述第一輸出軸。所述第一輸出軸通過末級鏈傳動將703與動力輸出軸704傳動連接，動力輸出軸704可通過萬向傳動軸705將動力傳遞給被測機具4，所述動力輸出軸704安裝在基板8下方。所述第二輸出軸可通過側(cè)邊鏈傳動將動力傳遞給被測機具4。對第一輸出軸、第二輸出軸的選擇需根據(jù)被測機具的實際使用需求調(diào)整，其一輸出軸工作時，另一輸出軸空轉(zhuǎn)。所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器6則與控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊連接。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。