專利名稱：環(huán)形土槽試驗臺的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種農(nóng)業(yè)機械的試驗平臺，特別是一種既可進行農(nóng)業(yè)機械及工作部件的性能試驗，又可進行可靠性試驗的環(huán)形土槽試驗臺。
背景技術(shù)：
建設土槽的目標是為耕種機械高端技術(shù)的研究、產(chǎn)品部件和整機性能試驗研究提供先進的試驗平臺和檢測手段。土槽試驗測試系統(tǒng)可模擬田間工況，造就所需的土壤狀態(tài)， 控制各種相應的工作參數(shù)，對選定土壤工作部件或整機進行性能試驗研究或測定，掌握主要部件的工作特點和工作參數(shù)對性能的影響規(guī)律，進行參數(shù)優(yōu)化設計。土壤工作部件及機具的土壤試驗作為田間試驗的補充，可以減少環(huán)境或自然條件的復雜影響，能夠比較容易得到某些工作參數(shù)或土壤參數(shù)的影響規(guī)律。另外土槽試驗是在可靠控制的條件下進行，可全天候工作，可縮短試驗及研究周期，加快研究進度，提高測試精度，特別是通過土壤整理使土壤參數(shù)比田間條件均勻，可獲得更嚴格的調(diào)控。自30年代開始，許多國家，特別是發(fā)達國家的研究中心、公司、學校相繼建立了不同的土壤槽試驗系統(tǒng)，對開展工作部件的理論研究、新型機具的開發(fā)及教學工作發(fā)揮了重要作用。國外如澳大利亞、加拿大、美國、以色列、英國等，國內(nèi)如中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院、中國農(nóng)業(yè)大學、江蘇大學、黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院等設置有針對多種土壤工作部件的土壤試驗臺。但大部分為直線往復式土槽，一般采用在土槽上設置水平雙軌，試驗臺車懸掛工作部件在軌道上行駛的方式，這種方式使得試驗臺車從土槽一端行駛至另一端后，由于工作部件的單向作業(yè)特性，必須退回起點再進行試驗，不能連續(xù)作業(yè)，只能進行性能試驗。農(nóng)業(yè)機械及部件的試驗一般包括性能試驗和可靠性試驗，可靠性試驗要求農(nóng)業(yè)機械及工作部件連續(xù)作業(yè)，一般要求200 300小時。有一種可連續(xù)作業(yè)的土槽試驗臺，如加拿大薩斯喀徹溫省大學的圓環(huán)形土槽試驗臺，其工作部件的行駛路線為圓形，主要用于耕作部件的磨耗特性的測試，雖然可以連續(xù)作業(yè)，但與農(nóng)業(yè)機械的田間工作狀況差別很大。目前，國內(nèi)外尚無建有可連續(xù)作業(yè)且可模擬田間工況，進行農(nóng)業(yè)機械及工作部件可靠性試驗的土槽試驗臺的相關(guān)信息和資料。我國農(nóng)業(yè)機械的可靠性試驗完全在田間進行，室外試驗受季節(jié)、氣候等環(huán)境或自然因素的復雜影響而受到限制，且土壤水分、硬度、土質(zhì)等變化將影響試驗結(jié)果，同時由于可靠性試驗耗時長，將占用大量試驗場地，增加試驗成本及試驗人員的勞動強度。因此，需要研制全新的可進行微耕機性能試驗和可靠性試驗的室內(nèi)試驗平臺。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)形土槽試驗臺，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的試驗臺不能進行農(nóng)業(yè)機械可靠性試驗的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種環(huán)形土槽試驗臺，包括環(huán)形土槽、行走系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述測控系統(tǒng)及所述動力系統(tǒng)與所述行走系統(tǒng)連接，所述環(huán)形土槽為包括直線段及圓弧段順序連接的閉合土槽，其中，所述行走系統(tǒng)包括立式雙層的運行軌道、牽引系統(tǒng)及至少一部臺車，所述運行軌道沿所述環(huán)形土槽設置，所述臺車安裝在所述運行軌道上并沿所述運行軌道運動，所述牽引系統(tǒng)與所述臺車連接。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述行走系統(tǒng)中還設置有用于所述臺車精確定位的區(qū)域定位裝置，所述區(qū)域定位裝置包括位置接近開關(guān)、位置感應板和距離及速度測量裝置，所述位置感應板安裝在所述運行軌道上，所述位置接近開關(guān)和所述距離及速度測量裝置分別安裝在所述臺車上。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述臺車包括臺車上部、臺車下部及升降機構(gòu)，所述臺車上部及所述臺車下部通過所述升降機構(gòu)連接，所述臺車上部及所述臺車下部分別設置有端導輪和側(cè)導輪，所述臺車上部的端導輪及側(cè)導輪安裝在所述運行軌道的上層導軌上，所述臺車下部的端導輪及側(cè)導輪安裝在所述運行軌道的下層導軌上。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述升降機構(gòu)包括升降電動機、升降絲杠、升降絲杠螺母、升降導軌及套管固定座，所述升降絲杠螺母固定在所述套管固定座上，所述套管固定座安裝在所述升降導軌上，所述升降絲杠與所述升降絲杠螺母連接，所述升降電動機與所述升降絲杠連接。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述行走系統(tǒng)包括夾持臺車、測試臺車、旋耕臺車及壓實臺車，所述夾持臺車、所述測試臺車、所述旋耕臺車及所述壓實臺車順序安裝在所述運行軌道上并沿所述運行軌道同步運行，所述夾持臺車、所述測試臺車、所述旋耕臺車及所述壓實臺車分別與所述牽弓I系統(tǒng)連接。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述測試臺車上還設置有橫移機構(gòu)，所述橫移機構(gòu)包括支撐梁及安裝在所述支撐梁上的橫移電動機、橫移絲杠、橫移絲杠螺母、橫移導軌及橫移固定座，所述支撐梁與所述套管固定座連接，所述橫移固定座安裝在所述橫移導軌上，所述橫移絲杠螺母固定在所述橫移固定座上，所述橫移絲杠與所述橫移絲杠螺母連接，所述橫移電動機與所述橫移絲杠連接。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述夾持臺車上還設置有用于夾持農(nóng)業(yè)機械扶手的夾持機構(gòu)，所述夾持機構(gòu)包括夾持部件、扶手支梁組合、測力裝置及導向裝置，所述扶手支梁組合包括扶手支梁及轉(zhuǎn)動安裝在所述扶手支梁內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，所述夾持部件安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述導向裝置通過所述測力裝置與所述扶手支梁連接。上述的夾持機構(gòu)，其中，所述夾持部件包括夾板固定座及安裝在所述夾板固定座上的夾板組合、調(diào)整緊固件及轉(zhuǎn)軸連接件，所述調(diào)整緊固件與所述夾板組合連接。上述的夾持機構(gòu)，其中，所述導向裝置包括導桿、導桿架、導向機構(gòu)和導管，所述導桿架分別與所述導桿及所述測力裝置連接，所述導管與所述臺車連接，所述導向機構(gòu)分別連接所述導桿和所述導管，所述導桿通過所述導向機構(gòu)能沿所述導管軸向運動。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述的牽引系統(tǒng)包括變頻電動機、減速機、驅(qū)動鏈輪、從動鏈輪、驅(qū)動鏈、輸送鏈及輸送鏈導軌，所述變頻電動機與所述減速機連接，所述減速機與所述驅(qū)動鏈輪連接，所述驅(qū)動鏈張緊在所述驅(qū)動鏈輪與所述從動鏈輪上，所述輸送鏈導軌固定在所述運行軌道的下導軌上，所述輸送鏈為雙向雙導輪結(jié)構(gòu)，所述輸送鏈沿所述輸送鏈導軌的內(nèi)腔運行，所述驅(qū)動鏈設置有撥齒，所述撥齒對應所述輸送鏈設置，所述輸送鏈與所述臺車連接。[0016]上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述動カ系統(tǒng)為環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)，所述環(huán)形滑 觸線供電系統(tǒng)包括在所述運行軌道上方平行架設的一條三相四線制環(huán)形滑觸線導管及導 電器，所述導電器與所述臺車連接，所述導電器設置在所述環(huán)形滑觸線導管內(nèi)并沿所述環(huán) 形滑觸線導管運動。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，所述測控系統(tǒng)包括無線連接的上位機、固定下位機 和移動下位機，所述移動下位機安裝在所述臺車上并與所述行走系統(tǒng)連接，所述固定下位 機與所述動カ系統(tǒng)連接。上述的環(huán)形土槽試驗臺，其中，還包括土壌含水率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述土壤含水率調(diào)節(jié) 系統(tǒng)包括水泵和多個噴頭，所述多個噴頭分別交叉設置于所述環(huán)形土槽內(nèi)外兩側(cè)，所述多 個噴頭分別通過管路與所述水泵連接，所述管路上設置有電磁閥及水閥。本實用新型的有益功效在于1、試驗臺采用環(huán)形土槽，功能臺車可沿雙層軌道連續(xù)循環(huán)運行。具有土壤恢復功 能，可重復模擬田間エ況，既能進行農(nóng)業(yè)機械及部件的性能試驗，也能進行可靠性試驗。2、采用上、下位機的測控系統(tǒng)，并通過無線通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)上、下位機之間的數(shù)據(jù)傳 輸，實現(xiàn)牽引速度的跟隨控制，待測機械作業(yè)深度的自動控制及多項參數(shù)的實時采集和處理等。3、獨特的柔性夾持機構(gòu)，可夾持手扶農(nóng)用機械，模擬人力操作，試驗過程不需試驗 人員進行操作，大幅減輕試驗人員的勞動強度。4、本試驗臺可減少試驗用地的占用，因不受環(huán)境、氣候等的影響，試驗可全天候進 行，可縮短試驗及研究周期。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型 的限定。

圖IA為本實用新型一實施例的環(huán)形土槽試驗臺構(gòu)成示意圖；圖IB為圖IA的俯視圖；圖2為本實用新型一實施例的土槽分段示意圖；圖3為本實用新型一實施例的功能臺車及牽引系統(tǒng)立體示意圖；圖4A為本實用新型一實施例的臺車結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為圖4A所示臺車的端導輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖4C為圖4A所示臺車的側(cè)導輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4A的A向視圖；圖6A為本實用新型一實施例的夾持臺車結(jié)構(gòu)示意圖；圖6B為圖6A所示夾持臺車的夾持機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6C為圖6B的右視圖；圖7為本實用新型一實施例的測試臺車結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型一實施例的五輪儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖9A為本實用新型一實施例的牽引系統(tǒng)傳動示意圖；圖9B為圖9A的驅(qū)動鏈和輸送鏈局部放大示意圖；[0040]圖10為本實用新型一實施例的環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)示意圖[0041]圖11為本實用新型一實施例的土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖；[0042]圖12為本實用新型一實施例的耕深自動控制框圖；[0043]圖13為本實用新型一實施例的行走速度自動控制框圖。[0044]其中，附圖標記[0045]1環(huán)形土槽L測區(qū)[0046]Ml過渡區(qū)1M2過渡區(qū)2[0047]N彎道02行走系統(tǒng)[0048]2立柱3 運行軌道[0049]31上層軌道311上層軌道支撐角鋼[0050]312位置感應板32下層軌道[0051]4牽引系統(tǒng)41變頻電動機[0052]42減速機43驅(qū)動鏈輪[0053]44從動鏈輪45驅(qū)動鏈[0054]451撥齒46輸送鏈[0055]461十字節(jié)462連接機構(gòu)[0056]47輸送鏈導軌48連板[0057]49牽引座5臺車[0058]夾持臺車5al夾持機構(gòu)[0059]fell夾持部件5alll夾板固定座[0060]5all2夾板組合5all3調(diào)整緊固件[0061]5all4轉(zhuǎn)軸連接件5al2扶手支梁組合[0062]5al21扶手支梁5al22轉(zhuǎn)軸[0063]5al3測力裝置如14導向裝置[0064]5al41導桿5al42導桿架[0065]5a 143導向機構(gòu)5al44導管[0066]5al5角度檢測裝置位移檢測裝置[0067]5a2橫梁5a3農(nóng)業(yè)機械扶手[0068]恥測試臺車5b 1橫移機構(gòu)[0069]恥11橫移電動機恥12橫移絲杠[0070]恥13橫移絲杠螺母恥14橫移導軌[0071]恥15橫移固定座釙16編碼器[0072]釙17位置接近開關(guān)釙18位置感應板[0073]5b2五輪儀5b21第五輪[0074]5b22輪軸5b23編碼器[0075]5b3支撐梁5b4 土壤含水率儀[0076]5b5 土壤堅實度儀5b6激光測距儀[0077]5c旋耕臺車5c 1旋耕初壓設備[0078]5d壓實臺車5dl 土壤壓實設備[0079]51臺車上部511端導輪[0080]512側(cè)導輪513側(cè)導輪支架[0081]5131支軸515位置接近開關(guān)[0082]52臺車下部53升降機構(gòu)[0083]531升降電動機532升降絲杠[0084]533升降絲杠螺母534升降導軌[0085]535套管固定座536編碼器[0086]537接近開關(guān)538感應板[0087]6測控系統(tǒng)61上位機[0088]62固定下位機63移動下位機[0089]7動力系統(tǒng)(環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng))[0090]71滑觸線導管72導電器[0091]73導電器撥叉74托架[0092]8 土壤含水率調(diào)節(jié)系統(tǒng)81噴頭[0093]82水泵83電磁閥[0094]84水閥85管路
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述參見圖IA及圖1B，圖IA為本實用新型一實施例的環(huán)形土槽試驗臺構(gòu)成示意圖，圖 IB為圖IA的俯視圖。本實用新型的環(huán)形土槽試驗臺，主要用于農(nóng)業(yè)機械及工作部件的性能試驗及可靠性試驗。包括環(huán)形土槽1、行走系統(tǒng)02、測控系統(tǒng)6和動力系統(tǒng)7，所述測控系統(tǒng) 6及所述動力系統(tǒng)7與所述行走系統(tǒng)02連接，所述環(huán)形土槽1為包括直線段及圓弧段順序連接的閉合土槽，所述行走系統(tǒng)02包括立式雙層的運行軌道3、牽引系統(tǒng)4及至少一部臺車 5，所述運行軌道3沿所述環(huán)形土槽1設置，所述牽引系統(tǒng)4與所述臺車5連接，所述臺車5 安裝在所述運行軌道3上并沿所述運行軌道3運動。環(huán)形土槽1由兩直線段和兩半圓弧段N閉合組成，這是試驗臺實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)的首要條件，并根據(jù)試驗要求將直線段劃分為測區(qū)L和過渡區(qū)Ml、M2，如圖2所示，圖2為本實用新型一實施例的土槽分段示意圖。沿環(huán)形土槽1內(nèi)側(cè)設立一系列立柱2，閉合的立式雙層運行軌道3固定在立柱2上。各臺車按功能分開布置，并置于運行軌道3上，如圖3所示， 本實施例中，從前往后順序依次為夾持臺車5a、測試臺車恥、旋耕臺車5c和壓實臺車5d， 所述夾持臺車fe、所述測試臺車恥、所述旋耕臺車5c及所述壓實臺車5d順序安裝在所述運行軌道3上并沿所述運行軌道3同步運行，所述夾持臺車fe、所述測試臺車恥、所述旋耕臺車5c及所述壓實臺車5d分別與所述牽引系統(tǒng)4連接。夾持臺車fe及測試臺車恥上裝有各類傳感器進行各個參數(shù)的測定，旋耕臺車5c 上裝有旋耕初壓設備5cl可進行土壤旋耕、刮平及初步壓緊工作，壓實臺車5d上裝有土壤壓實設備5dl，可將旋松的土壓實，進行土壤恢復工作。參見圖4A 圖5，圖4A為本實用新型一實施例的臺車結(jié)構(gòu)示意圖，圖4B為圖4A 所示臺車的端導輪結(jié)構(gòu)示意圖，圖4C為圖4A所示臺車的側(cè)導輪結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為圖4A的A向視圖。所述各功能臺車5包括臺車上部51、臺車下部52及升降機構(gòu)53，臺車上部51、 臺車下部52分別置于上層軌道31、下層軌道32，并通過升降導軌534固定連接在一起。所述臺車上部51及所述臺車下部52分別設置有由兩個端導輪511和兩對側(cè)導輪512組成的六輪系，所述臺車上部511的端導輪511及側(cè)導輪512安裝在所述運行軌道3的上層導軌 31上，所述臺車下部52的端導輪511及側(cè)導輪512安裝在所述運行軌道3的下層導軌32 上。上、下端導輪511分別與上、下層軌道31、32的上、下表面接觸，側(cè)導輪512分別與軌道的內(nèi)外側(cè)接觸，以支撐臺車質(zhì)量、平衡懸臂產(chǎn)生的力矩，同時限制各功能臺車運動的5個自由度，使臺車5只能沿軌道方向行駛。側(cè)導輪支架513上有可轉(zhuǎn)動的支軸5131，臺車行駛至彎道時側(cè)導輪支架513會隨軌道的變化調(diào)整與臺車的角度，使各導輪始終保持與軌道接觸，保證臺車在彎道行駛時順暢轉(zhuǎn)彎。所述升降機構(gòu)53包括升降電動機531、升降絲杠532、升降絲杠螺母533、升降導軌534及套管固定座535，所述升降絲杠螺母533固定在所述套管固定座535上，所述套管固定座535安裝在所述升降導軌534上，所述升降絲杠532安裝在所述升降絲杠螺母533 內(nèi)，所述升降電動機531與所述升降絲杠532連接。升降電動機531驅(qū)動升降絲杠532可控制套管固定座535沿升降導軌534上升或下降，通過安裝在升降絲杠532下端部的編碼器536控制升降距離，通過安裝在臺車上、下部的接近開關(guān)537感應套管固定座535上的感應板538，限定套管固定座535升降的上、下限位置，也起到安全保護作用。如圖2所示，各功能臺車根據(jù)需要在套管固定座535上安裝不同的設備或部件。參見圖6A 圖6C，圖6A為本實用新型一實施例的夾持臺車結(jié)構(gòu)示意圖，圖6B為圖6A所示夾持臺車的夾持機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖，圖6C為圖6B的右視圖。所述夾持臺車fe上設置有用于夾持農(nóng)業(yè)機械扶手5a3的夾持機構(gòu)fel，夾持機構(gòu)5al安裝在夾持臺車fe的橫梁 5a2上，夾持機構(gòu)5al中的夾持部件fell可夾持手扶農(nóng)業(yè)機械的扶手如3，導桿可以在導管內(nèi)前后運動，通過控制無級調(diào)速牽引系統(tǒng)4的速度跟隨手扶農(nóng)業(yè)機械的速度， 結(jié)合垂直方向的升降控制，使夾持機構(gòu)可在前進方向、垂直方向浮動，模擬人力操作手扶農(nóng)業(yè)機械。也將待測工作部件固定在橫梁5a2上進行試驗。所述夾持機構(gòu)5al包括夾持部件 fell、扶手支梁組合如12、測力裝置及導向裝置如14，所述扶手支梁組合包括扶手支梁5al21及轉(zhuǎn)動安裝在所述扶手支梁內(nèi)的轉(zhuǎn)軸fel22，所述夾持部件fell安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述導向裝置通過所述測力裝置與所述扶手支梁連接。所述夾持部件5all包括夾板固定座felll及安裝在所述夾板固定座felll上的夾板組合如112、調(diào)整緊固件及轉(zhuǎn)軸連接件如114，所述調(diào)整緊固件與所述夾板組合5all2連接。本實施例中，所述夾板組合5all2包括內(nèi)夾板組合和外夾板組合，所述內(nèi)夾板組合包括互相連接的內(nèi)夾板和內(nèi)夾板連動板，所述外夾板組合包括互相連接的外夾板和外夾板連動板，所述內(nèi)夾板與所述外夾板對稱設置，所述內(nèi)夾板連動板與所述外夾板連動板均設置有連接端，所述內(nèi)夾板連動板與所述外夾板連動板通過所述連接端鉸接。 所述調(diào)整緊固件5all3包括拉桿、連桿及張緊限位板，所述張緊限位板與所述夾板固定座 5alll連接，所述連桿與所述外夾板連動板連接，所述張緊限位板上設置有導向孔，所述拉桿穿過所述導向孔與所述連桿抵接，所述拉桿上設置有鎖緊螺母。所述轉(zhuǎn)軸連接件5all4 優(yōu)選為管卡，所述管卡與所述夾板固定座5alll通過支軸連接，所述支軸的一端與所述管卡固定連接，所述支軸的另一端與所述夾板固定座5alll可轉(zhuǎn)動連接。通過調(diào)整拉桿上下位置，使內(nèi)、外夾板組合分別繞銷軸的支點旋轉(zhuǎn)，改變內(nèi)、外夾板構(gòu)成的夾持空間大小，以適應不同尺寸的農(nóng)用機械扶手如3。拉桿上有螺紋，通過擰緊螺母夾緊農(nóng)用機械扶手fe3。夾持部件fell的支軸座固定在管卡上，管卡用于該夾持部件fell與扶手支梁組合的轉(zhuǎn)軸如122連接。支軸座上固定有支軸，夾板固定座felll上固定有套管，套在支軸上，以使該夾持部件fell可繞支軸轉(zhuǎn)動，適應夾角不同的農(nóng)用機械扶手如3。支軸上還可設置擋板， 用于限定支軸座和夾板固定座felll不脫出支軸。轉(zhuǎn)軸5al22通過軸承支撐在扶手支梁5al21上且轉(zhuǎn)軸5al22可在扶手支梁5al21 內(nèi)轉(zhuǎn)動。夾持部件fell的管卡安裝在轉(zhuǎn)軸上，可沿轉(zhuǎn)軸軸向移動及繞轉(zhuǎn)軸 5al22的軸線轉(zhuǎn)動，可根據(jù)不同農(nóng)用機械扶手的寬度調(diào)節(jié)管卡的位置并固定在轉(zhuǎn)軸 5al22上。管卡鎖緊后，夾持部件fell可隨轉(zhuǎn)軸如122—起轉(zhuǎn)動，以保證工作時作業(yè)的農(nóng)用機械扶手5a3可繞轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動。所述導向裝置包括導桿如141、架如142、導向機構(gòu)和導管如144，所述導桿架分別與所述導桿及所述測力裝置5al3連接，所述導管與所述夾持臺車fe連接，所述導向機構(gòu)如143分別連接所述導桿和所述導管如144，所述導桿通過所述導向機構(gòu)能沿所述導管軸向運動。本實施例中，所述導向機構(gòu)包括導向輪及導向輪安裝座，所述導桿設置于所述導管的內(nèi)腔，所述導向輪安裝座安裝在所述導管如144的導管壁上，所述導向輪安裝在所述導向輪安裝座內(nèi)并穿過所述導管壁抵接于所述導桿如141的外壁，所述導桿通過所述導向輪在所述導管內(nèi)軸向運動。導管固定在臺車5的的橫梁5a2上，導向機構(gòu)5al43固定在導管如144上，導向輪優(yōu)選為分別在垂直和橫向上安裝的一系列滾動軸承，導向輪安裝座選擇適配的軸承座并固定在導管5al44上，導桿5al41置于導管內(nèi)腔，并與滾動軸承接觸，滾動軸承限定了導桿的5個自由度，導桿只能沿導管軸線運動。采用滾動軸承可最大限度消除夾持機構(gòu)5al在前進方向的阻力。所述測力裝置包括水平測力計和垂直測力計，所述垂直測力計垂直設置且與所述轉(zhuǎn)軸共面，所述垂直測力計的兩端分別固定在所述扶手支梁和所述導桿架上，所述扶手支梁5al21及所述導桿架平行于地面且與所述行走系統(tǒng)02 的前進方向垂直，所述水平測力計水平設置且其兩端分別與所述導桿架及所述扶手支梁連接。本實施例中，垂直方向安裝了 2個垂直測力計，水平方向安裝一個水平測力計，各測力計的兩端分別通過銷軸固定在扶手支梁5al21和導桿架的橫桿上，扶手支梁5al21及導桿架橫桿平行于地面且與行走系統(tǒng)02的前進方向垂直，水平測力計的兩個固定點的連線保持水平，垂直方向設置兩個測力裝置，與水平面垂直且與扶手支梁組合 5al2上的轉(zhuǎn)軸5al22共面。如圖所示，夾持部件fell裝在扶手支梁組合的轉(zhuǎn)軸5al22 上，夾持手扶農(nóng)業(yè)機械的扶手如3，扶手支梁通過垂直測力計、水平測力計與導向裝置如14相連，通過垂直測力計、水平測力計的測量值，可換算得出農(nóng)用機械扶手5a3在垂直和橫向的操縱力。為了在模擬人力的同時提高控制精度，本發(fā)明還可設置夾持臺車如的耕深控制裝置和/或運行速度控制裝置，所述耕深控制裝置包括角度檢測裝置如15、升降位移檢測裝置如16，所述移動下位機63分別與所述角度檢測裝置如15、所述升降位移檢測裝置及所述升降機構(gòu)53連接，所述角度檢測裝置安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述升降位移檢測裝置如16安裝在所述升降機構(gòu)53上，所述運行速度控制裝置包括位移檢測裝置如16， 所述位移檢測裝置安裝在所述導向裝置上，所述移動下位機63與所述位移檢測裝置連接，并通過無線網(wǎng)絡與所述變頻電動機41連接。本實施例中，所述位移檢測裝置優(yōu)選拉線位移傳感器，所述拉線位移傳感器安裝在所述導桿架與所述導管 5al44之間。所述角度檢測裝置優(yōu)選角度傳感器，所述升降位移檢測裝置優(yōu)選垂直升降傳感器。夾持機構(gòu)5al可通過臺車5的升降機構(gòu)53上下運動，升降機構(gòu)53上安裝有升降位移檢測裝置如16。扶手支梁組合的轉(zhuǎn)軸5al22上裝有角度檢測裝置如15，可反饋農(nóng)用機械扶手5a3的旋轉(zhuǎn)角度的變化，當微耕機初始狀態(tài)確定后，由農(nóng)用機械扶手5a3的升降距離及旋轉(zhuǎn)角度的變化可計算出耕深，與設定耕深比較，耕深控制單元可通過信號控制升降機構(gòu)53的升降從而帶動農(nóng)用機械扶手的升降，以保持耕深的恒定。參見圖7及圖8，圖7為本實用新型一實施例的測試臺車結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為本實用新型一實施例的五輪儀結(jié)構(gòu)示意圖。所述行走系統(tǒng)02中還設置有用于所述臺車5精確定位的區(qū)域定位裝置，所述區(qū)域定位裝置包括位置接近開關(guān)、位置感應板和五輪儀恥2，所述位置感應板安裝在所述運行軌道3上，所述位置接近開關(guān)恥17和所述五輪儀5 分別安裝在所述臺車5上，所述五輪儀恥2的輪軸恥22上裝有編碼器恥23。本實施例中，在夾持臺車fe上安裝有位置接近開關(guān)515，如圖5所示，在上層軌道支撐角鋼311內(nèi)側(cè)區(qū)段劃分處分別固定8塊位置感應板312，試驗開始前，在上位機61的區(qū)域示意圖上設定臺車5所在位置，運行后通過位置接近開關(guān)515感應位置感應板312，向移動下位機63發(fā)出信號，確定臺車5所在區(qū)域。在測試臺車恥上裝有五輪儀恥2，如圖7所示，五輪儀結(jié)構(gòu)如圖8所示。第五輪釙21沿上層軌道31的上表面運行，第五輪輪軸釙22上裝有編碼器釙23，通過編碼器 5b23對第五輪恥22運行的圈數(shù)進行計數(shù)，再根據(jù)第五輪恥22直徑及運行時間可算出臺車 5在運行軌道3上行走的距離及速度。試驗過程中由接近開關(guān)515、位置感應板312及五輪儀5 可確定臺車在行駛方向的精確位置，移動下位機63調(diào)用執(zhí)行相應的程序。臺車5可在直線段L運行進行性能試驗，一圈可進行兩次，連續(xù)作業(yè)時可進行可靠性試驗。參見圖7，所述臺車5上還設置有橫移機構(gòu)恥1，橫移機構(gòu)可隨升降機構(gòu)53升降， 橫移機構(gòu)固定在支撐梁5b3上，支撐梁恥3固定在套管固定座535上，所述橫移機構(gòu) 5b 1包括支撐梁5b3及安裝在該支撐梁5b3上的橫移電動機恥11、橫移絲杠恥12、橫移絲杠螺母恥13、橫移導軌恥14及橫移固定座恥15，所述橫移固定座恥15安裝在所述橫移導軌 5bl4上，所述橫移絲杠螺母恥13固定在所述橫移固定座恥15上，所述橫移絲杠恥12安裝在所述橫移絲杠螺母恥13內(nèi)，所述橫移電動機恥11與所述橫移絲杠恥12連接。所述升降絲杠532和/或所述橫移絲杠恥12上分別裝有編碼器536和/或恥16。所述升降機構(gòu)53 和/或所述橫移機構(gòu)恥1的兩端分別裝有限位裝置(接近開關(guān))，所述套管固定座535和/ 或橫移固定座恥15上分別對應設置有限位感應裝置(感應板)。橫移電動機恥11驅(qū)動橫移絲杠恥12可控制橫移固定座恥15沿橫移導軌31內(nèi)移或外移，通過安裝在橫移絲杠恥12 端部的編碼器恥16控制橫移距離，通過安裝在橫移機構(gòu)兩端的接近開關(guān)恥17感應橫移固定座恥15上的感應板恥18，限定橫移固定座恥15橫移的內(nèi)、外極限位置，也起到安全保護作用。橫移固定座恥15上可安裝測試設備。其中安裝的土壤含水率儀恥4、土壤堅實度儀恥5，通過所述的臺車定位、升降定位、橫移定位，可對不同測點不同深度進行精確定位，以測定土壤含水率和土壤堅實度。安裝的激光測距儀恥6，可隨著臺車前進，又不斷地作橫向往復運動，連續(xù)掃描測區(qū)內(nèi)耕前和耕后的土壤表面高度變化，并根據(jù)高度變化值、結(jié)合微耕機的耕深計算土壤平整度和蓬松度。參見圖9A、圖9B，圖9A為本實用新型一實施例的牽引系統(tǒng)傳動示意圖，圖9B為圖 9A的驅(qū)動鏈和輸送鏈局部放大示意圖。試驗臺的牽引系統(tǒng)4優(yōu)選無級調(diào)速牽引系統(tǒng)，該牽引系統(tǒng)4不隨臺車5運行，而固定在立柱2和地面上。所述的牽引系統(tǒng)4包括變頻電動機 41、減速機42、驅(qū)動鏈輪43、從動鏈輪44、驅(qū)動鏈45、輸送鏈46及輸送鏈導軌47，所述變頻電動機41與所述減速機42連接，所述減速機42與所述驅(qū)動鏈輪43連接，所述驅(qū)動鏈45 張緊在所述驅(qū)動鏈輪43與所述從動鏈輪44上，所述輸送鏈導軌47閉合環(huán)狀固定在所述運行軌道3的下層導軌32上，截面為“匚”形，其內(nèi)腔為輸送鏈46的運行軌道。所述輸送鏈 46為雙向雙導輪結(jié)構(gòu)，導輪可在垂直與水平方向在輸送鏈導軌47內(nèi)滾動。所述輸送鏈46 沿所述輸送鏈導軌47的內(nèi)腔運行，所述驅(qū)動鏈45設置有撥齒451，所述撥齒451對應所述輸送鏈46設置，所述輸送鏈46與所述臺車5連接。試驗臺工作時，無級調(diào)速牽引系統(tǒng)4的變頻電動機41經(jīng)減速機42減速后將動力經(jīng)驅(qū)動鏈輪43、從動鏈輪44傳到異形撥齒驅(qū)動鏈 45，并由驅(qū)動鏈撥齒451撥動輸送鏈46的十字節(jié)461，帶動其在輸送鏈導軌47中運行。輸送鏈46上設有連接機構(gòu)462，通過連板48與各臺車5上的牽引座49相連，牽引臺車5在運行軌道3上行駛。參見圖10，圖10為本實用新型一實施例的環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)示意圖。土槽試驗臺采用環(huán)形滑觸線的供電方式，所述動力系統(tǒng)7為環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)，所述環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)包括在所述運行軌道3上方，通過固定在立柱2上的托架74平行架設的一條三相四線制環(huán)形滑觸線導管71及導電器72，所述導電器72與所述臺車5連接，所述導電器72 設置在所述環(huán)形滑觸線導管71內(nèi)并沿所述環(huán)形滑觸線導管71運動。由電纜引入動力電源， 導電器撥叉73固定在旋耕臺車5c上，滑觸線的導電器72由導電器撥叉73帶動沿滑觸線導管71隨臺車5運行，向各功能臺車供電。這種供電方式解決了可靠性試驗時，功能臺車 5需沿雙層運行軌道3繞行多圈，無法用電纜向其供電的難題。參見圖11，圖11為本實用新型一實施例的土壤水分調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖。土槽試驗臺的土壤水分調(diào)節(jié)一般采用水管管路隨車運行的方式，環(huán)形土槽試驗臺的土壤含水率調(diào)節(jié)系統(tǒng)8不隨臺車5運行，采用固定式的灑水控制方式。所述土壤含水率調(diào)節(jié)系統(tǒng)8包括水泵 82和多個噴頭81，所述多個噴頭81分別交叉設置于所述環(huán)形土槽1的內(nèi)外兩側(cè)，所述多個噴頭81分別通過管路85與所述水泵82連接，所述管路85上設置有電磁閥83及水閥84。 工作時，地埋式噴頭81交叉嵌于土槽1內(nèi)外側(cè)，通過控制電磁閥83對土槽1長中心對稱線兩側(cè)分別噴灑，完全避免臺車5及其上安裝的其他設備被淋濕，同時也解決了水管管路不可能長時間隨車繞行或背負大容量水箱進行灑水的難題。通過測控系統(tǒng)6，手扶農(nóng)業(yè)機械(例如微耕機)的耕深及其運行速度可實現(xiàn)閉環(huán)控制。所述測控系統(tǒng)6包括無線連接的上位機61、固定下位機62和移動下位機63，所述移動下位機63安裝在所述臺車5上并與所述行走系統(tǒng)02連接，所述固定下位機62與所述動力系統(tǒng)7連接。上位機61采用高性能的工業(yè)級控制計算機，操作人員直接發(fā)出控制指令至固定下位機62和移動下位機63，并對固定下位機62和移動下位機63上傳的數(shù)據(jù)進行分析、處理，最終輸出試驗結(jié)果。固定下位機62和移動下位機63采用PAC可編程自動控制器，移動下位機63隨功能臺車5運行，根據(jù)上位機61的指令，控制各工作部件正確執(zhí)行動作，采集各傳感器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)所測農(nóng)業(yè)機械或部件的運行姿態(tài)，進行工作耕深的自動控制；固定下位機62置于固定控制柜內(nèi)，其根據(jù)上位機61設置的參數(shù)和移動下位機63傳送的微耕機姿態(tài)信號，調(diào)整變頻電動機41的轉(zhuǎn)速，從而達到速度跟隨的目的。測控系統(tǒng)6的上、下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸通過無線通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)，解決了連續(xù)作業(yè)無法連線的難題，并降低因大量布線對系統(tǒng)造成的干擾。測控系統(tǒng)6具有“手動”及“自動”控制模式，“手動”控制模式時，可進行臺車5的臨時移動、懸掛機具、維修等工作。參見圖12，圖12為本實用新型一實施例的耕深自動控制框圖。測控系統(tǒng)6可通過控制升降電動機531驅(qū)動升降機構(gòu)53上下運動實現(xiàn)對耕深的閉環(huán)控制。扶手支梁組合 5al2的轉(zhuǎn)軸5al22上裝有角度傳感器，可反饋農(nóng)業(yè)機械扶手5a3旋轉(zhuǎn)角度的變化，當作業(yè)機械初始狀態(tài)確定后(例如零耕深時的垂直升降傳感器和角度傳感器的讀數(shù))，耕深控制單元根據(jù)垂直升降傳感器和角度傳感器的變化值可確定出耕深。與設定耕深比較，當實時耕深小于設定耕深時，耕深控制單元發(fā)出指令給升降電動機531驅(qū)動升降機構(gòu)53下壓夾持機構(gòu)如1，加大耕深，反之，上提夾持機構(gòu)fel，減小耕深。參見圖13，圖13為本實用新型一實施例的行走速度自動控制框圖。測控系統(tǒng)6可通過控制臺車5的運行速度來實現(xiàn)對夾持機構(gòu)5al的速度閉環(huán)控制。在導桿架與導管之間裝有拉線位移傳感器，可反饋農(nóng)業(yè)機械扶手5a3與夾持臺車fe之間在前進方向的距離。在微耕機入土前，測控系統(tǒng)6的速度控制單元采集該拉線位移傳感器的值作為基準值，微耕機作業(yè)時，當微耕機前進速度小于夾持機構(gòu)5al的牽引速度，拉線位移傳感器輸出值將大于基準值。速度控制單元根據(jù)此信號，發(fā)出速度調(diào)整指令給變頻調(diào)速機41，降低主傳動電機的運行速度；反之，當微耕機速度高于牽引速度時，拉線位移傳感器輸出值小于基準值，速度控制單元則發(fā)出指令，提高主傳動電機運行速度。這樣，只要保持在運行過程中拉線位移傳感器輸出值趨于基準值，就可實現(xiàn)牽引系統(tǒng)4的速度跟隨控制。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點1、試驗臺采用環(huán)形土槽，功能臺車可沿雙層軌道連續(xù)循環(huán)運行。具有土壤恢復功能，可重復模擬田間工況，既能進行農(nóng)業(yè)機械及部件的性能試驗，也能進行可靠性試驗。2、采用上、下位機的測控系統(tǒng)，并通過無線通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)上、下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)牽引速度的跟隨控制，待測機械作業(yè)深度的自動控制及多項參數(shù)的實時采集和處理等。3、獨特的柔性夾持機構(gòu)，可夾持手扶農(nóng)用機械，模擬人力操作，試驗過程不需試驗人員進行操作，大幅減輕試驗人員的勞動強度。4、本試驗臺可減少試驗用地的占用，因不受環(huán)境、氣候等的影響，試驗可全天候進行，可縮短試驗及研究周期。當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員當可根據(jù)本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種環(huán)形土槽試驗臺，包括環(huán)形土槽、行走系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述測控系統(tǒng)及所述動力系統(tǒng)與所述行走系統(tǒng)連接，所述環(huán)形土槽為包括直線段及圓弧段順序連接的閉合土槽，其特征在于，所述行走系統(tǒng)包括立式雙層的運行軌道、牽引系統(tǒng)及至少一部臺車，所述運行軌道沿所述環(huán)形土槽設置，所述臺車安裝在所述運行軌道上并沿所述運行軌道運動，所述牽弓I系統(tǒng)與所述臺車連接。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述行走系統(tǒng)中還設置有用于所述臺車精確定位的區(qū)域定位裝置，所述區(qū)域定位裝置包括位置接近開關(guān)、位置感應板和距離及速度測量裝置，所述位置感應板安裝在所述運行軌道上，所述位置接近開關(guān)和所述距離及速度測量裝置分別安裝在所述臺車上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述臺車包括臺車上部、臺車下部及升降機構(gòu)，所述臺車上部及所述臺車下部通過所述升降機構(gòu)連接，所述臺車上部及所述臺車下部分別設置有端導輪和側(cè)導輪，所述臺車上部的端導輪及側(cè)導輪安裝在所述運行軌道的上層導軌上，所述臺車下部的端導輪及側(cè)導輪安裝在所述運行軌道的下層導軌上。
4.如權(quán)利要求3所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述升降機構(gòu)包括升降電動機、 升降絲杠、升降絲杠螺母、升降導軌及套管固定座，所述升降絲杠螺母固定在所述套管固定座上，所述套管固定座安裝在所述升降導軌上，所述升降絲杠與所述升降絲杠螺母連接，所述升降電動機與所述升降絲杠連接。
5.如權(quán)利要求1、2或4所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述行走系統(tǒng)包括夾持臺車、測試臺車、旋耕臺車及壓實臺車，所述夾持臺車、所述測試臺車、所述旋耕臺車及所述壓實臺車順序安裝在所述運行軌道上并沿所述運行軌道同步運行，所述夾持臺車、所述測試臺車、所述旋耕臺車及所述壓實臺車分別與所述牽引系統(tǒng)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述測試臺車上還設置有橫移機構(gòu)，所述橫移機構(gòu)包括支撐梁及安裝在所述支撐梁上的橫移電動機、橫移絲杠、橫移絲杠螺母、橫移導軌及橫移固定座，所述支撐梁與所述套管固定座連接，所述橫移固定座安裝在所述橫移導軌上，所述橫移絲杠螺母固定在所述橫移固定座上，所述橫移絲杠與所述橫移絲杠螺母連接，所述橫移電動機與所述橫移絲杠連接。
7.如權(quán)利要求5所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述夾持臺車上還設置有用于夾持農(nóng)業(yè)機械扶手的夾持機構(gòu)，所述夾持機構(gòu)包括夾持部件、扶手支梁組合、測力裝置及導向裝置，所述扶手支梁組合包括扶手支梁及轉(zhuǎn)動安裝在所述扶手支梁內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，所述夾持部件安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，所述導向裝置通過所述測力裝置與所述扶手支梁連接。
8.如權(quán)利要求7所述的夾持機構(gòu)，其特征在于，所述夾持部件包括夾板固定座及安裝在所述夾板固定座上的夾板組合、調(diào)整緊固件及轉(zhuǎn)軸連接件，所述調(diào)整緊固件與所述夾板組合連接。
9.如權(quán)利要求7所述的夾持機構(gòu)，其特征在于，所述導向裝置包括導桿、導桿架、導向機構(gòu)和導管，所述導桿架分別與所述導桿及所述測力裝置連接，所述導管與所述臺車連接， 所述導向機構(gòu)分別連接所述導桿和所述導管，所述導桿通過所述導向機構(gòu)能沿所述導管軸向運動。
10.如權(quán)利要求1、2、4、6、7、8或9所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述的牽引系統(tǒng)包括變頻電動機、減速機、驅(qū)動鏈輪、從動鏈輪、驅(qū)動鏈、輸送鏈及輸送鏈導軌，所述變頻電動機與所述減速機連接，所述減速機與所述驅(qū)動鏈輪連接，所述驅(qū)動鏈張緊在所述驅(qū)動鏈輪與所述從動鏈輪上，所述輸送鏈導軌固定在所述運行軌道的下導軌上，所述輸送鏈為雙向雙導輪結(jié)構(gòu)，所述輸送鏈沿所述輸送鏈導軌的內(nèi)腔運行，所述驅(qū)動鏈設置有撥齒，所述撥齒對應所述輸送鏈設置，所述輸送鏈與所述臺車連接。
11.如權(quán)利要求1、2、4、6、7、8或9所述的環(huán)形土槽試驗臺，其特征在于，所述動力系統(tǒng)為環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)，所述環(huán)形滑觸線供電系統(tǒng)包括在所述運行軌道上方平行架設的一條三相四線制環(huán)形滑觸線導管及導電器，所述導電器與所述臺車連接，所述導電器設置在所述環(huán)形滑觸線導管內(nèi)并沿所述環(huán)形滑觸線導管運動。
專利摘要一種環(huán)形土槽試驗臺，包括環(huán)形土槽、行走系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述測控系統(tǒng)及所述動力系統(tǒng)與所述行走系統(tǒng)連接，所述環(huán)形土槽為包括直線段及圓弧段順序連接的閉合土槽，所述行走系統(tǒng)包括立式雙層的運行軌道、臺車及牽引系統(tǒng)，所述運行軌道沿所述環(huán)形土槽設置，所述臺車安裝在所述運行軌道上并沿所述運行軌道運動，所述牽引系統(tǒng)與所述臺車連接。本實用新型采用環(huán)形土槽，功能臺車可沿雙層軌道連續(xù)循環(huán)運行。具有土壤恢復功能，可重復模擬田間工況，既能進行農(nóng)業(yè)機械及部件的性能試驗，也能進行可靠性試驗。同時可減少試驗用地的占用，因不受環(huán)境、氣候等的影響，試驗可全天候進行，可有效縮短試驗及研究周期。
文檔編號G01M13/00GK202133558SQ20112023109
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者吳儉敏, 周軍平, 孫興, 張鐵, 朱立成, 楊學軍, 林金天, 顏華 申請人:中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院, 現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司