專利名稱：通用土槽試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及農(nóng)業(yè)機械的試驗平臺，特別是一種通用土槽試驗臺。
背景技術(shù)：
農(nóng)機具的土壤工作部件及整機的田間試驗往往無法控制土壤的狀態(tài)特性，無法準(zhǔn)確調(diào)控工作參數(shù)和環(huán)境條件。建設(shè)土槽試驗臺的目的是能夠模擬田間工況，造就所需的土壤狀態(tài)，控制各種相應(yīng)的工作參數(shù)，對選定的土壤工作部件或整機進(jìn)行性能試驗研究或測定，可全天候工作，縮短研究周期，加快研究進(jìn)度，提高測試精度，特別是通過土壤恢復(fù)作業(yè)，可使土壤參數(shù)比田間條件下更為均勻。土壤工作部件及機具的土槽試驗作為田間試驗的補充，從而掌握被測機具的工作特點和工作參數(shù)對其性能影響的規(guī)律，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，為我國耕種機械高端技術(shù)的研究、產(chǎn)品部件和整機性能試驗研究提供先進(jìn)的試驗平 臺和測試手段。自上世紀(jì)30年代開始，許多國家，特別是發(fā)達(dá)國家的研究中心、公司、學(xué)校相繼建立了不同類型的土槽試驗系統(tǒng)，對開展工作部件的理論研究、新型機具的開發(fā)及教學(xué)工作有重要的價值。國內(nèi)土槽始建于50年代和60年代初，最早一批土槽出現(xiàn)于中央科研機構(gòu)和高校，用于土壤參數(shù)測量的試驗。一般的土槽試驗臺由裝滿模擬田間土壤的土壤槽、軌道、牽引臺車和控制裝置組成。牽引臺車模擬拖拉機，可懸掛被測機具，并驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)部件，可調(diào)整耕深、牽引速度、和旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)速；具有模擬田間土壤狀態(tài)的土壤恢復(fù)設(shè)備；包含土壤參數(shù)和工作參數(shù)的測量儀器與裝置；具有試驗數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、傳輸、顯示、打印、攝像等功能。但是，現(xiàn)有的土槽試驗臺，往往存在以下不足或懸掛裝置較少，各種土壤恢復(fù)部件、被測農(nóng)機具共用I 2套懸掛裝置，試驗時頻繁更換懸掛部件，勞動強度大，效率低；或試驗時，試驗人員在運行的臺車上操作測控系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的安全性；或測試數(shù)據(jù)不夠全面，試驗局限性較大。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有土槽試驗臺存在的不足，提供一種功能齊全、自動化程度高、數(shù)據(jù)傳輸快、測試數(shù)據(jù)齊全且擴展能力強、安全性能高的通用土槽試驗臺。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的通用土槽試驗臺，包括坑式土槽、縱向軌道、驅(qū)動機構(gòu)、臺車和測控系統(tǒng)。所述縱向軌道沿所述坑式土槽設(shè)置。所述驅(qū)動機構(gòu)包括牽引電機、第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、液壓站及動力輸出軸驅(qū)動電機，所述液壓站連接有一液壓驅(qū)動部件。所述臺車設(shè)置在所述縱向軌道上并在所述牽引電機驅(qū)動下沿所述縱向軌道運動，所述臺車上連接有用于懸掛土壤恢復(fù)部件的第一懸掛裝置及用于懸掛被測機具的第二懸掛裝置，所述第一懸掛裝置與所述第一驅(qū)動電機及所述液壓驅(qū)動部件連接，所述第二懸掛裝置與所述第二驅(qū)動電機連接，所述被測機具與所述第二懸掛裝置連接，其旋轉(zhuǎn)部件與所述動力輸出軸驅(qū)動電機的動力輸出軸連接。所述測控系統(tǒng)包括上位機模塊以及下位機模塊，上位機模塊包括上位機；下位機模塊包括下位機、傳感器單元及控制器，所述下位機設(shè)置在所述臺車上與所述上位機之間通訊連接，且所述下位機與所述傳感器單元及所述控制器分別連接；其中，所述傳感器單元包括設(shè)置在第二懸掛裝置上的測力傳感器，設(shè)置在所述動力輸出軸上的扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)置在所述臺車上的第一位移傳感器，設(shè)置在所述第一懸掛裝置上的第二位移傳感器，設(shè)置在所述第二懸掛裝置上的第三位移傳感器，以及設(shè)置在所述臺車上的速度傳感器；所述控制器包括與所述牽引電機、所述第一驅(qū)動電機、所述第二驅(qū)動電機、所述液壓驅(qū)動部件及所述動力輸出軸驅(qū)動電機分別對應(yīng)的牽引電機控制器、第一驅(qū)動電機控制器、第二驅(qū)動電機控制器、液壓驅(qū)動部件控制器及動力輸出軸驅(qū)動電機控制器。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述第一懸掛裝置為兩套，兩套第一懸掛裝置皆位于所述臺車的底部且兩套第一懸掛裝置相對所述臺車前后設(shè)置。上述的通用土槽試驗臺，其中，每套第一懸掛裝置對應(yīng)一所述第一驅(qū)動電機。上述的通用土槽試驗臺，其中，每套第一懸掛裝置對應(yīng)一所述液壓驅(qū)動部件。 上述的通用土槽試驗臺，其中，所述臺車的底部設(shè)置有第一橫向軌道，每套第一懸掛裝置包括懸掛架體和與所述懸掛架體連接的懸掛連接體，所述懸掛架體由所述第一驅(qū)動電機帶動沿所述第一橫向軌道移動，所述懸掛連接體與所述液壓驅(qū)動部件連接，由所述液壓驅(qū)動部件帶動所述懸掛連接體相對所述懸掛架體升降。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述懸掛架體上設(shè)置有與所述第一橫向軌道對應(yīng)的滾輪。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述第二懸掛裝置為兩套，兩套第二懸掛裝置分別位于所述臺車的前部和后部。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述第二驅(qū)動電機包括第二垂直升降電機和第二橫移電機，每套第二懸掛裝置對應(yīng)一所述第二垂直升降電機和一所述第二橫移電機。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述臺車上設(shè)置有第二橫向軌道，每套第二懸掛裝置包括橫移框架、懸掛架體和導(dǎo)柱，所述橫移框架由所述第二橫移電機帶動沿所述第二橫向軌道移動，所述導(dǎo)柱設(shè)置在所述橫移框架上，所述懸掛架體與所述第二垂直升降電機連接，由所述第二垂直升降電機帶動沿所述導(dǎo)柱升降。上述的通用土槽試驗臺，其中，所述上位機模塊還包括一第一無線路由器，所述下位機模塊還包括一第二無線路由器，所述下位機與所述上位機之間通過所述第一無線路由器和所述第二無線路由器進(jìn)行無線通訊連接。本實用新型的有益功效在于，測控系統(tǒng)采用上、下位機控制模式，將操作人員從運行的臺車上解放出來，可從上位機對試驗?zāi)Ｊ?、參?shù)進(jìn)行設(shè)置，控制下位機對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集、處理、傳輸，最終形成試驗報表，提高試驗的安全性；并且，上、下位機采用無線通訊方式傳輸控制指令與試驗數(shù)據(jù)，減少了繁雜的連線，減少了故障點，提高了測試系統(tǒng)的可靠性；還有，采用多傳感器技術(shù)，可測量被測機具的各向力與力矩、動力輸出軸輸出的扭矩與轉(zhuǎn)速、各懸掛裝置橫向移動的位移量、被測機具的耕深、臺車的牽引速度等。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實用新型的限定。
圖I為本實用新型的通用土槽試驗臺的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型的通用土槽試驗臺的臺車與第一懸掛裝置連接示意圖(圖I的另一方向看的局部立體圖)；圖3為本實用新型的通用土槽試驗臺的測控系統(tǒng)構(gòu)成框圖；圖4為本實用新型的通用土槽試驗臺的第一懸掛裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的通用土槽試驗臺的第二懸掛裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記10-坑式土槽 20-縱向軌道30-驅(qū)動機構(gòu)31-牽引電機32-第一驅(qū)動電機33-第二驅(qū)動電機331-第二垂直升降電機332-第二橫移電機34-液壓站341-液壓驅(qū)動部件35-動力輸出軸驅(qū)動電機35I-動力輸出軸40-臺車41-第一橫向軌道42-第二橫向軌道50-測控系統(tǒng)510-上位機模塊511-第一無線路由器512-上位機513-打印機520-下位機模塊521-第二無線路由器522-下位機523-控制器5231-牽引電機控制器5232-第一驅(qū)動電機控制器5233-第二驅(qū)動電機控制器[0051 ]5234-液壓驅(qū)動部件控制器5235-動力輸出軸驅(qū)動電機控制器524-傳感器單元5241-測力傳感器[0055]5242-扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器5243-第一位移傳感器5244-第二位移傳感器5245-第三位移傳感器5246-速度傳感器60-第一懸掛裝置61-懸掛架體 62-懸掛連接體63-鏈傳動70-第二懸掛裝置71-橫移框架72-懸掛架體73-導(dǎo)柱74-絲杠75-鏈傳動
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本實用新型的目的、方案及功效，但并非作為本實用新型所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。參閱圖I至圖3，如圖所示，本實用新型的通用土槽試驗臺，包括坑式土槽10、縱向軌道20、驅(qū)動機構(gòu)30、臺車40和測控系統(tǒng)50，縱向軌道20沿坑式土槽10設(shè)置，驅(qū)動機構(gòu)30包括牽引電機31、第一驅(qū)動電機32(見圖4)、第二驅(qū)動電機33(見圖5)、液壓站34及動力輸出軸驅(qū)動電機35,液壓站34連接有一液壓驅(qū)動部件341 (見圖4),動力輸出軸驅(qū)動電機35具有一動力輸出軸351 (見圖5)，臺車40設(shè)置在縱向軌道20上并在牽引電機31驅(qū)動下沿縱向軌道20運動，臺車40上連接有用于懸掛土壤恢復(fù)部件(圖中未示出)的第一懸掛裝置60及用于懸掛被測機具(圖中未示出)的第二懸掛裝置70，第一懸掛裝置60與第一驅(qū)動電機32及液壓驅(qū)動部件341連接(具體連接方式在后文中描述)，第二懸掛裝置70與第二驅(qū)動電機33連接(具體連接方式在后文中描述)，被測機具與第二懸掛裝置70連接，其旋轉(zhuǎn)部件通過動力輸出軸351與動力輸出軸驅(qū)動電機35連接。進(jìn)一步參閱圖3，測控系統(tǒng)50包括上位機模塊510以及下位機模塊520。上位機模塊510包括上位機512，該上位機512可以是筆記本電腦或者臺式電腦，在實際使用中，上位機模塊510置于一中央控制室中。下位機模塊520包括下位機522、傳感器單元524及控制器523，下位機522設(shè)置在臺車40上與上位機512之間通訊連接，且下位機522與傳感器單元524及控制器523分別連接。其中，傳感器單元524包括設(shè)置在第二懸掛裝置70上的測力傳感器5241，設(shè)置在動力輸出軸351 (見圖5)上的扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器5242，設(shè)置在臺車40上的第一位移傳感器5243,設(shè)置在第一懸掛裝置60上的第二位移傳感器5244,設(shè)置在第二懸掛裝置70上的第三位移傳感器5245，以及設(shè)置在臺車40上的速度傳感器5246?？刂破?23包括與牽引電機31、第一驅(qū)動電機32、第二驅(qū)動電機33、液壓驅(qū)動部件341及動力輸出軸驅(qū)動電機35分別對應(yīng)的牽引電機控制器5231、第一驅(qū)動電機控制器5232、第二驅(qū)動電機控制器5233、液壓驅(qū)動部件控制器5234及動力輸出軸驅(qū)動電機控制器5235。本實施例中，測力傳感器5241可以包括六個傳感器以構(gòu)成六分力傳感器，用于測試被測機具沿前進(jìn)方向的拉力、垂直力、與前進(jìn)方向垂直的水平力、和以該三個力方向為軸的作用于被測機具的力矩；扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器5242用于測試動力輸出軸351輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩；第一位移傳感器5243用于測試臺車40的位移；第二位移傳感器5244用于測試第一懸掛裝置60的橫向位移；第三位移傳感器5245用于測試第二懸掛裝置70的橫向與垂直位移；速度傳感器5246用于測試臺車40的速度。為了方便數(shù)據(jù)傳輸和操作控制，上位機模塊510還包括一第一無線路由器511，下位機模塊520還包括一第二無線路由器521，下位機522與上位機512之間通過所述第一無線路由器511和所述第二無線路由器512進(jìn)行無線通訊連接。工作時，下位機522按照上位機512設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模式，采集傳感器單元524的數(shù)據(jù)；并且，操作人員可通過上位機512對臺車40的運行模式和試驗參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，通過第一無線路由器511和第二無線路由器521調(diào)用下位機522的控制程序，通過牽引電機控制器5231、第一驅(qū)動電機控制器5232、第二驅(qū)動電機控制器5233、液壓驅(qū)動部件控制器5234及動力輸出軸驅(qū)動電機控制器5235 分別控制牽引電機31、第一懸掛裝置60、第二懸掛裝置70和動力輸出軸驅(qū)動電機35進(jìn)行相應(yīng)的運動。進(jìn)一步地，為了記錄測試結(jié)果，上位機模塊510還包括一打印機513，該打印機513與上位機512連接，上位機512將傳感器單元524采集的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、形成試驗報表，由打印機513打印輸出。結(jié)合參閱圖2和圖4，本實用新型中，第一懸掛裝置60為兩套，兩套第一懸掛裝置皆位于臺車40的底部且兩套第一懸掛裝置相對臺車40前后設(shè)置。兩套第一懸掛裝置具有相同的結(jié)構(gòu)，且每套第一懸掛裝置60對應(yīng)一第一驅(qū)動電機32，每套第一懸掛裝置60對應(yīng)一液壓驅(qū)動部件341。以下以其中一套第一懸掛裝置為例，對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。臺車40的底部設(shè)置有第一橫向軌道41，第一懸掛裝置60包括懸掛架體61和與懸掛架體61連接的懸掛連接體62,懸掛架體61由第一驅(qū)動電機32通過鏈傳動63帶動沿第一橫向軌道41移動使所懸掛的土壤恢復(fù)工作部件(圖中未示出)工作在坑式土槽10的不同位置，懸掛連接體62與液壓驅(qū)動部件341連接，由液壓驅(qū)動部件341帶動懸掛連接體62相對懸掛架體61升降，調(diào)整土壤恢復(fù)工作部件的工作高度。本實施例中，液壓驅(qū)動部件341與懸掛連接體62連接。較佳地，為了方便懸掛架體61沿第一橫向軌道41移動，懸掛架體61上設(shè)置有與第一橫向軌道41對應(yīng)的滾輪(滾輪在圖中未示出)。本實施例中，液壓驅(qū)動部件341為液壓油缸，與液壓站34連接。在第一懸掛裝置60為兩套的情況下，第二位移傳感器5244有兩個，該兩個第二位移傳感器5244分別測試兩套第一懸掛裝置60的橫向位移。結(jié)合參閱圖I和圖5，本實用新型中，第二懸掛裝置70為兩套，兩套第二懸掛裝置70分別位于臺車40的前部和后部，兩套第二懸掛裝置70具有相同的結(jié)構(gòu)，第二驅(qū)動電機33包括第二垂直升降電機331和第二橫移電機332,每套第二懸掛裝置對應(yīng)一第二垂直升降電機331和一第二橫移電機332。以下以其中一套第二懸掛裝置為例,對其進(jìn)行詳細(xì)介紹。[0079]臺車40上設(shè)置有第二橫向軌道42，第二懸掛裝置70包括橫移框架71、懸掛架體72和導(dǎo)柱73，橫移框架71由第二橫移電機332通過鏈傳動75帶動沿第二橫向軌道42移動使被測機具工作在坑式土槽10的不同位置，導(dǎo)柱73設(shè)置在橫移框架71上，懸掛架體72通過絲杠74與第二垂直升降電機331連接，由第二垂直升降電機331帶動沿導(dǎo)柱73升降，以調(diào)整被測機具的耕深。在第二懸掛裝置70為兩套的情況下，第三位移傳感器5245有四個，該四個中的其中兩個分別測試兩套第二懸掛裝置70的橫向位移(即，在第二橫移電機332驅(qū)動下帶來的位移)，另外兩個分別測試兩套第二懸掛裝置70的垂直位移(即，在第二垂直升降電機331驅(qū)動下帶來的位移)。當(dāng)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(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。·
權(quán)利要求1.ー種通用土槽試驗臺，包括坑式土槽、縱向軌道、驅(qū)動機構(gòu)、臺車和測控系統(tǒng)，所述縱向軌道沿所述坑式土槽設(shè)置，所述驅(qū)動機構(gòu)包括牽引電機、第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、液壓站及動カ輸出軸驅(qū)動電機，所述液壓站連接有一液壓驅(qū)動部件，所述臺車設(shè)置在所述縱向軌道上并在所述牽引電機驅(qū)動下沿所述縱向軌道運動，所述臺車上連接有用于懸掛土壤恢復(fù)部件的第一懸掛裝置及用于懸掛被測機具的第二懸掛裝置，所述第一懸掛裝置與所述第一驅(qū)動電機及所述液壓驅(qū)動部件連接，所述第二懸掛裝置與所述第二驅(qū)動電機連接，所述被測機具與所述動カ輸出軸驅(qū)動電機的動カ輸出軸連接，其特征在于，所述測控系統(tǒng)包括 上位機模塊，其包括上位機；以及 下位機模塊，其包括下位機、傳感器単元及控制器，所述下位機設(shè)置在所述臺車上與所述上位機之間通訊連接，且所述下位機與所述傳感器単元及所述控制器分別連接； 其中，所述傳感器単元包括設(shè)置在第二懸掛裝置上的測カ傳感器，設(shè)置在所述動カ輸出軸上的扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器，設(shè)置在所述臺車上的第一位移傳感器，設(shè)置在所述第一懸掛裝置上的第二位移傳感器，設(shè)置在所述第二懸掛裝置上的第三位移傳感器，以及設(shè)置在所述臺車上的速度傳感器； 所述控制器包括與所述牽引電機、所述第一驅(qū)動電機、所述第二驅(qū)動電機、所述液壓驅(qū)動部件及所述動カ輸出軸驅(qū)動電機分別對應(yīng)的牽引電機控制器、第一驅(qū)動電機控制器、第ニ驅(qū)動電機控制器、液壓驅(qū)動部件控制器及動カ輸出軸驅(qū)動電機控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述第一懸掛裝置為兩套，兩套第一懸掛裝置皆位于所述臺車的底部且兩套第一懸掛裝置相對所述臺車前后設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用土槽試驗臺，其特征在干，每套第一懸掛裝置對應(yīng)一所述第一驅(qū)動電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，每套第一懸掛裝置對應(yīng)一所述液壓驅(qū)動部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述臺車的底部設(shè)置有第一橫向軌道，每套第一懸掛裝置包括懸掛架體和與所述懸掛架體連接的懸掛連接體，所述懸掛架體由所述第一驅(qū)動電機帶動沿所述第一橫向軌道移動，所述懸掛連接體與所述液壓驅(qū)動部件連接，由所述液壓驅(qū)動部件帶動所述懸掛連接體相對所述懸掛架體升降。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述懸掛架體上設(shè)置有與所述第一橫向軌道對應(yīng)的滾輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述第二懸掛裝置為兩套，兩套第二懸掛裝置分別位于所述臺車的前部和后部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述第二驅(qū)動電機包括第二垂直升降電機和第二橫移電機，姆套第二懸掛裝置對應(yīng)一所述第二垂直升降電機和一所述第二橫移電機。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述臺車上設(shè)置有第二橫向軌道，每套第二懸掛裝置包括橫移框架、懸掛架體和導(dǎo)柱，所述橫移框架由所述第二橫移電機帶動沿所述第二橫向軌道移動，所述導(dǎo)柱設(shè)置在所述橫移框架上，所述懸掛架體與所述第二垂直升降電機連接，由所述第二垂直電機帶動沿所述導(dǎo)柱升降。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的通用土槽試驗臺，其特征在于，所述上位機模塊還包括一第一無線路由器，所述下位機模塊還包括一第二無線路由器，所述下位機與所述上位機之間通過所述第一無線路由器和所述第二無線路由器進(jìn)行無線通訊連接。
專利摘要本實用新型涉及一種通用土槽試驗臺，包括坑式土槽、縱向軌道、驅(qū)動機構(gòu)、臺車和測控系統(tǒng)。測控系統(tǒng)包括上位機模塊以及下位機模塊，上位機模塊包括上位機；下位機模塊包括下位機、傳感器單元及控制器，下位機設(shè)置在臺車上與上位機之間通訊連接，且下位機與傳感器單元及控制器分別連接；其中，傳感器單元包括測力傳感器，扭矩與轉(zhuǎn)速傳感器，第一位移傳感器，第二位移傳感器，第三位移傳感器，以及速度傳感器；所述控制器包括牽引電機控制器、第一驅(qū)動電機控制器、第二驅(qū)動電機控制器、液壓驅(qū)動部件控制器及動力輸出軸驅(qū)動電機控制器。本實用新型將操作人員從運行的臺車上解放出來，提高了試驗的安全性和測試系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號G01M13/00GK202582881SQ20122011087
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者吳儉敏, 楊學(xué)軍, 朱立成, 高希文, 米義, 顏華, 孫星 申請人:現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司, 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院