測試與傳感技術(shù)-深松鏟工作阻力測試

1、吉林大學(xué)吉林大學(xué) 2010.12.82010.12.8深松鏟工作阻力測試深松鏟工作阻力測試動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變系統(tǒng)應(yīng)用簡介依據(jù)深松鏟深耕工況的實(shí)際要求，對(duì)深松鏟工作阻力進(jìn)行測定。利用橋式電路傳感器、土槽試驗(yàn)臺(tái)、動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀和測試分析軟件進(jìn)行了試驗(yàn)。深松鏟工作為了測量深松鏟阻力，讓我們研究深松鏟是如何布置的。深松鏟與八角環(huán)、機(jī)架裝配布置深松鏟八角環(huán)機(jī)架深松鏟前進(jìn)方向 M F P深松鏟結(jié)構(gòu)鏟尖放大圖深松鏟結(jié)構(gòu)深松鏟實(shí)物按裝圖從結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物圖中都能看出深松鏟的鏟柄較長，耕深深度可達(dá)到40cm。普通犁鏵或翻土鏟只有10cm左右。深耕時(shí)，由于工況變化頻繁、鏟尖阻力大、鏟柄各部位受力大小和方向均不

2、同，工作狀態(tài)極為復(fù)雜。對(duì)于這樣的工作狀態(tài)，本次試驗(yàn)采用了橋式傳感器八角環(huán)。其不但能測量水平方向和豎直方向的力的大小，還能對(duì)深耕工作總力偶進(jìn)行測量。其測量的結(jié)果可為我們對(duì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)和材料的選擇作出重要的依據(jù)。簡單介紹一下八角環(huán)原理及結(jié)構(gòu)簡單介紹一下八角環(huán)原理及結(jié)構(gòu)八角環(huán)原理結(jié)構(gòu)圖MPFR4R1R10、R11、R12R9R3R2R5、R6、R7R8R4R3R5R7R6R1R2R3R4FR6R8R11R9PR5R10R7R12M八角環(huán)實(shí)物結(jié)構(gòu)圖電橋引線思考：從八角環(huán)結(jié)構(gòu)和實(shí)際測量需求，需要同時(shí)采集多種信號(hào)參數(shù)，基于此應(yīng)該使用哪種信號(hào)采集儀器？黑綠紅白DH-3817動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀該應(yīng)變儀是由江蘇東華測試

3、技術(shù)有限公司提供的，能夠同時(shí)測量多通道高速并行數(shù)據(jù)采集分析的 儀器。DH-3817動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變儀能夠同時(shí)采集8個(gè)通道的信號(hào)，工作穩(wěn)定，攜帶方便。與計(jì)算機(jī)相連的數(shù)據(jù)線及接口8個(gè)通道接線端子電源線接線端及應(yīng)變儀開關(guān)按鈕各個(gè)部件介紹已經(jīng)完畢，下面各個(gè)部件介紹已經(jīng)完畢，下面說說它們之間的連連與配合說說它們之間的連連與配合硬件及測試系統(tǒng)的連接：步驟二：按正確方式將八角環(huán)引線與應(yīng)變儀通道牢固連接步驟三 ：用數(shù)據(jù)線將應(yīng)變儀與計(jì)算機(jī)連接,啟動(dòng)電腦并使應(yīng)變儀通電步驟一：將八角環(huán)固定在標(biāo)定連接板上。步驟四：在電腦屏幕上找到雙擊啟動(dòng)數(shù)據(jù)測試軟件數(shù)據(jù)傳送線應(yīng)變儀開關(guān)標(biāo)定八角環(huán)水平方向標(biāo)定豎直方向標(biāo)定標(biāo)定電橋分布用于測定

4、深松鏟水平方向的合力用于測定深松鏟豎直方向的合力電橋分布標(biāo)定八角環(huán)水平方向標(biāo)定：步驟一：按照要求將八角環(huán)引線與應(yīng)變儀連接牢固，如將P引線端與應(yīng)變儀第七通道連接。步驟二：在計(jì)算機(jī) 桌面雙擊 圖標(biāo)，打開測試系統(tǒng)，菜單欄中點(diǎn)擊：設(shè)置/信號(hào)選擇彈出對(duì)話框，并添加第七通道。雙擊1-7選擇第七通道標(biāo)定八角環(huán)步驟三：設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)單位時(shí)段內(nèi)的采用于設(shè)定樣數(shù)量選擇信號(hào)采樣的方式說明：采樣頻率：即單位時(shí)間內(nèi)的抽樣速度，通過下拉按鈕 選擇不同的采樣檔次。采樣方式：包括“示波”、“瞬態(tài)”、“連續(xù)”、“定時(shí)”四種記錄方式?！笆静ā笔侵覆杉降臄?shù)據(jù)僅僅顯示，不進(jìn)行存盤。示波的主要目的是給用戶事先對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行簡要的觀測

5、，以判斷目前的信號(hào)是否正常，借以判斷整個(gè)系統(tǒng)是否正常，用于正式試驗(yàn)前測量系統(tǒng)的調(diào)試?！八矐B(tài)” 采集的信號(hào)多用來進(jìn)行頻域分析處理，然后繪制曲線?！岸〞r(shí)”記錄用于定時(shí)采集數(shù)據(jù)。以“連續(xù)”為例，是用于記錄較長時(shí)間采集非穩(wěn)態(tài)信號(hào)（即隨時(shí)變化的信號(hào)）。通過這種采樣方式，可以將信號(hào)無間斷地記錄下來，采集的時(shí)間僅受硬盤容量的限制。標(biāo)定八角環(huán)步驟四：通道參數(shù)設(shè)置說明：1. 測量類型欄中可以選擇“內(nèi)輸入數(shù)采/外輸入數(shù)采/應(yīng)變應(yīng)力/ 橋式傳感器/ 壓電傳感器/鉑電阻測溫/熱電偶測溫” 以為例說明 “橋式傳感器”是指利用數(shù)據(jù)采集儀及應(yīng)變調(diào)理器組成的應(yīng)變測試系統(tǒng)，選擇該項(xiàng)時(shí)，軟件將自動(dòng)將信號(hào)折算到調(diào)理器輸入端，在用戶

6、將所有參數(shù)輸入正確時(shí)，計(jì)算結(jié)果將直接為原始測量信號(hào)的量值。標(biāo)定八角環(huán)步驟五：平衡通道初始化硬件清零說明：當(dāng)用戶改變了與儀器有關(guān)的參數(shù)（如上限頻率、輸入方式、抗混濾波器、量程范圍等）時(shí)，軟件自動(dòng)將改變后的參數(shù)發(fā)送給儀器。未選擇此項(xiàng)時(shí)，必須由用戶點(diǎn)擊工具欄“初始化硬件”按鈕或菜單項(xiàng)“控制|初始化硬件”，才能將改變后的參數(shù)發(fā)送給儀器。標(biāo)定八角環(huán) 步驟六：點(diǎn)擊開始采樣圖標(biāo)并逐次等載荷加載，并作相應(yīng)記錄。得出P通道加載信號(hào)，整理出加載載荷和對(duì)應(yīng)的應(yīng)變大小，按照公式計(jì)算P方向的標(biāo)定系數(shù)。 開始采樣暫停采樣結(jié)束采樣啟動(dòng)回放暫?；胤磐Ｖ够胤呕胤艜r(shí)間設(shè)定niiniiiPk121/標(biāo)定系數(shù)標(biāo)定八角環(huán)豎直方向標(biāo)定：

7、與水平方向標(biāo)定基本上相同，不同點(diǎn)是將F引線端與應(yīng)變儀第八通道連接。并在測試系統(tǒng)中選擇加載1-8通道信號(hào)。同樣的道理計(jì)算出F方向的標(biāo)定系數(shù)niiniiiPk121/標(biāo)定系數(shù)準(zhǔn)備工作完畢，即可以開始準(zhǔn)測試實(shí)驗(yàn).深松鏟阻力測試試驗(yàn) 對(duì)深耕鏟阻力試驗(yàn)的測試，要考慮到深耕速度、深松鏟結(jié)構(gòu)和土壤的固有條件，盡量讓試驗(yàn)工況接近田間作業(yè)工況。在試驗(yàn)條件準(zhǔn)備充分完畢后，編制合理的試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)次數(shù)，提高試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)效益。比如在正規(guī)實(shí)驗(yàn)前可以按照預(yù)先編好的實(shí)驗(yàn)方案命名，并按照5km/h、耕深30cm，鏟尖角度為45的實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行單點(diǎn)試驗(yàn)。如下是土槽試驗(yàn)實(shí)圖：2010.1.26于吉林大學(xué)農(nóng)業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室-土槽試驗(yàn)臺(tái)試

8、驗(yàn)操作圖。試驗(yàn)操作團(tuán)體由孫裕晶教授、袁弘印教授及其碩士研究生等人參加 另外在進(jìn)行土槽試驗(yàn)前，除了將所有硬件按照要求連接穩(wěn)固外。還要完成三個(gè)工作，分別是標(biāo)定深耕速度和儀器連接及對(duì)測試軟件進(jìn)行調(diào)試。標(biāo)定深耕速度不同的深耕速度對(duì)深耕鏟阻力也有影響，為了能找出深耕速度和阻力的關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)設(shè)定三個(gè)檔次的速度分別是4km/h、5km/h、6km/h。標(biāo)定方法：在20米土槽軌道邊緣標(biāo)記出步長為一米的等間距刻度，分別為加速段5m、勻速段10m和減速段5m。加速段5m勻速段10m減速段5m深耕前進(jìn)方向M、F、P引線與應(yīng)變儀的鏈接M、 F、 P M、F、P信號(hào)線分別與應(yīng)變儀的6、7、8通道連接。并在菜單欄“設(shè)置/

9、信號(hào)選擇”對(duì)話框加載對(duì)應(yīng)通道的信號(hào)調(diào)試軟件有兩點(diǎn)要求：一、按照標(biāo)定時(shí)的步驟對(duì)測試軟件進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、通道參數(shù)設(shè)置清楚零點(diǎn)、初始化硬件等。二、預(yù)采樣，通過屏幕采集到的信號(hào)的數(shù)量和信號(hào)變化規(guī)律以觀察接線關(guān)系的正確與否。 在完成在完成標(biāo)定深耕速標(biāo)定深耕速度和儀器連度和儀器連接及對(duì)測試接及對(duì)測試軟件進(jìn)行調(diào)軟件進(jìn)行調(diào)試之后就可試之后就可對(duì)深耕阻力對(duì)深耕阻力進(jìn)行測量，進(jìn)行測量，其操作方法其操作方法與標(biāo)定八角與標(biāo)定八角環(huán)類似、不環(huán)類似、不再累述再累述。試驗(yàn)后的信號(hào)界面圖數(shù)據(jù)分析與處理將對(duì)應(yīng)已經(jīng)標(biāo)定完畢的P、F端的標(biāo)定系數(shù)填寫在通道參數(shù)里進(jìn)行修正，并保存數(shù)據(jù)。以保存文件為Excel文件為例介紹測試信號(hào)的分析

10、處理在此位置選擇6、7、8通道數(shù)據(jù)分析與處理將測試所得到的數(shù)據(jù)保存為Excel的文件后，其數(shù)據(jù)的分析和處理已經(jīng)完全脫離了測試采集軟件，二是進(jìn)入了Excel軟件的分析處理方法。以下是按照疊加方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其局部圖結(jié)果如下：矢量圖試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果圖鏟角與速度404405406454455456504505506合成平均阻力5.9566.955.475.99109.2212.735.633.23.81合成最大阻力28.53158.3927.8259.54124.4134.0825.2814.9312.961234567890100200300400500600坐標(biāo)軸標(biāo)題坐標(biāo)軸標(biāo)題圖表標(biāo)題圖表標(biāo)題總結(jié) 深松鏟的阻力測試試驗(yàn)按照田間實(shí)際工況要求，對(duì)土槽進(jìn)行修整模擬使其盡量與真實(shí)工作要求接近，使得所測得的深耕阻力的大小基本接近實(shí)際工作阻力。此試驗(yàn)為設(shè)計(jì)制造深耕機(jī)架剛度強(qiáng)度和拖拉機(jī)牽引力的選擇提供了重要依據(jù)和參考。本次試驗(yàn)中使用到了八角環(huán)、應(yīng)變儀、計(jì)算機(jī)土