CN113237651A - 一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试平台，包括行走轮机构、动力装置、机架、开沟装置和监测模块，所述行走机构设置在机架的前后两端，且位于机架下方，所述机架上由前往后依次设置有动力装置、手扶器和开沟装置，所述动力装置固定设置在机架前端，所述动力装置为整个机器提供动力，所述手扶器设置在动力装置上，所述开沟装置设置在机架上，所述开沟装置位于在机架下方，所述动力装置输出端设置有传动单元，所述动力装置通过传动单元与开沟装置传动连接；所述机架上设置有监测模块，所述监测模块包括扭矩转速传感器、显示器和监测装置，所述扭矩转速传感器设置在传动单元上。

Description

一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试平台。

背景技术

近年来，随着国家大力倡导现代化农业建设，农业机械得到了大力的推广和应用，使农业生产效率得到了大幅的提高，并且大大降低了劳动强度。现在使用的田园管理机可以与多种农机具或刀具配套使用，可在狭窄地段、山区梯田、茶园、果园、花卉蔬菜大棚等多种场合下使用，可完成旋耕、除草、播种、施肥、开沟、培土、喷药、收割及短途运输等多种农田作业，在农业生产中发挥越来越重要的作用。

旋转式开沟抛土刀具在农业作业中应用广泛，如开水沟、垄沟、畦沟、厢沟。旋转式旋转刀具作业时，其转速、抛土范围、抛土冲击力、转矩、功耗等指标是判断农业旋转刀具在不同田间土壤环境下工作性能的重要依据，所以设计可以综合测试以上指标的旋转式开沟抛土刀具田间性能测试平台，在田间实时获取旋转式旋转刀具的转速、扭矩、作业功率、抛土范围、抛土冲击力等数据，对旋转式开沟抛土刀具结构参数优化与刀具的选择具有重要的参考意义。

针对以上问题，为了测定不同种类的旋转式开沟抛土刀具在各种工况下的转速、抛土范围、抛土冲击力、转矩、功耗等指标，本发明专利设计一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试平台，通过测试平台进行田间试验，可测定各种旋转式开沟抛土刀具在不同工况下的作业性能数据，为旋转式开沟抛土刀具的设计、开发和选择提供有效的理论依据、试验基础与数据支撑。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，包括行走轮机构、动力装置、机架、开沟装置和监测模块和信号和集成模块，行走机构设置在机架的前后两端，且位于机架下方，机架上由前往后依次设置有动力装置、手扶器和开沟装置，动力装置固定设置在机架前端，动力装置为整个机器提供动力，手扶器设置在动力装置上，开沟装置设置在机架上，开沟装置位于在机架下方，动力装置输出端设置有传动单元，动力装置通过传动单元与开沟装置传动连接；机架上设置有监测模块，监测模块包括扭矩转速传感器、显示器和监测装置，扭矩转速传感器设置在传动单元上，且扭矩传感器与显示器通过电信号连接，显示器固定设置在机架上，监测装置固定设置在机架上，且位于开沟装置后方，监测装置包括动静态电阻应变仪和电脑，机架上位于开沟装置后方固定设置有传感器支架，动静态电阻应变仪固定设置在传感器支架下端，传感器支架为可升降结构，动静态电阻应变仪与电脑电连接，电脑固定设置在机架上。

本技术方案进一步的优化，动力装置包括发动机、电动机和变速器，发动机变速器和电动机均固定设置在机架上，且位于机架前端，变速器位于发动机靠近开沟装置的一侧，手扶器设置在变速器上方，发动机输出端与变速器输出端传动连接，变速器输出端与传动单元一端传动连接，传动单元，传动单元另一端与开沟装置传动连接，电动机固定设置在机架下方，且电动机为行走轮机构提供动力。

本技术方案进一步的优化，传动单元包括第一传动轴、第二传动轴和第一传动链，第一传动轴与机架转动连接，第一传动轴一端与变速器输出端固定连接，且第一传动轴另一端与第一传动链传动连接，第一传动链另一端与第二传动轴一端传动连接，第二传动轴另一端与开沟装置传动连接，转速扭矩传感器设置在的第二传动轴上。

本技术方案进一步的优化，行走轮机构包括行走轮、车轴和转向轮单元，电动机固定设置在机架下方，车轴设置在机架前端的下方，且车轴与机架转动连接，电动机可驱动车轴转动，行走轮设置在车轴两端，电动机可驱动车轴转动，转向轮单元设置在机架后方，且与机架固定连接。

本技术方案进一步的优化，行走轮机构包括行走轮、车轴和转向轮单元，电动机固定设置在机架下方，车轴设置在机架前端的下方，且车轴与机架转动连接，电动机可驱动车轴转动，行走轮设置在车轴两端，电动机可驱动车轴转动，转向轮单元设置在机架后方，且与机架固定连接。

本技术方案进一步的优化，转向轮单元包括旋转手柄、固定套轴、六方套、转轴、丝杆、丝杆外管、转向轮和六方管，转轴固定设置在旋转手柄下端，且与旋转手柄下端固定连接，丝杠固定设置在转轴下端，丝杠与转轴接触部设置有螺栓，螺栓一端水平穿过转轴和丝杠，且与二者螺纹连接，转轴和丝杆通过螺栓固定连接，固定套轴套设在转轴外，且与转轴转动连接，固定套轴与机架固定连接，转轴与丝杆连接处套设有固定套和六方套，固定套下端面与六方套上面固定连接，螺栓另一端可穿过固定套，固定套可相对与螺栓上下移动，固定套侧壁上设置螺钉，螺钉可水平穿过固定套且相对于固定套螺纹连接，六方管套设在丝杆外，且与丝杆固定连接，丝杆上位于六方管内套设有移动螺母和丝杆外管，丝杆外管与丝杆传动连接，丝杆外管上端与移动螺母下端固定连接，丝杠外管与六方管为可上下滑移连接，六方管下端设置有转向轮，转向轮相对于六方管对称设置。

本技术方案进一步的优化，开沟装置包括齿轮传动箱和旋转刀具，齿轮传动箱上端与第二传动轴传动连接，齿轮传动箱下端与旋转刀具传动连接。

本技术方案进一步的优化，传感器支架包括金属板和螺纹杆，金属板设置在旋转刀具正后方，金属板两端均设置有螺纹杆，螺纹杆下端与金属板转动连接，螺纹杆上端与机架螺纹连接，动静态电阻仪固定设置在金属板靠近旋转刀具的一面。

本技术方案进一步的优化，机架下方固定设置有连接杆，连接杆下端固定设置有螺纹套，螺纹杆上端可穿过螺纹套，且与螺纹套螺纹连接。

本技术方案进一步的优化，手扶器用于控制动力装置的启停及控制机器的行驶方向。

与现有技术相比，本发明能通过在与开沟装置的传动连接的传动单元上设置转速扭矩传感器，并且看可通过显示器将所测试不同种类的旋转刀具在不同土壤环境下不同入土深度的转速和转矩，并且可将这些数据进行记录和整理，因此可以更直观和准确的观测到刀具在不同前进速度下的转速和转矩和作业情况。进而得出不同土壤环境所适用的旋转刀具以及不同土壤所适合的入土深度和前进速度。并且可通过在开沟装置后方设置动静态传感器及传感器支架，可测量出旋转刀具向后抛土的集中方向和范围。并且可将所收集的数据，通过电信号传输给电脑，电脑进而可所接收的数据进行记录和整理，从而可反映出刀具的切土抛土性能，对刀具的设计和开发都提供了试验基础和理论依据。本发明使用方便，具有很好的实用性和适用性。

附图说明

图1为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台立体结构示意图；

图2为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台转向轮单元部分立体结构示意图；

图3为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台A处放大结构示意图；

图4一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台转向轮单元部分剖视图；

图5为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台传感器支架部分结构示意图；

图6为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台开沟装置部分示意图。

附图标记说明：电脑1、手扶器2、发动机3、第一传动轴4、第一传动链5、行走轮6、第二传动轴7、齿轮传动箱8、旋转刀具9、转向轮10、转向升降组件11、显示器12、旋转手柄13、螺纹套15、螺纹杆16、金属板17、动静态电阻仪18、转轴19、固定套轴20、六方管21、转向轮22、丝杆外管23、丝杆24、六方套25、螺钉26、螺栓27。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1所示，为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台立体结构示意图，一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，包括行走轮6机构、动力装置、机架、开沟装置和监测模块，行走机构设置在机架的前后两端，且位于机架下方。机架上由前往后依次设置有动力装置、手扶器2和开沟装置，动力装置固定设置在机架前端，动力装置为整个机器提供动力。手扶器2设置在变速器上方，手扶器2用于控制动力装置的启停及控制机器的行驶方向。

行走轮6机构包括行走轮6、车轴和转向轮10单元，电动机固定设置在机架下方，车轴设置在机架前端的下方，且车轴与机架转动连接。电动机可驱动车轴转动，行走轮6设置在车轴两端，电动机可驱动车轴转动。转向轮10单元设置在机架后方，且与机架固定连接。

转向轮10单元包括转向升降组件11和转向轮10，转向轮10设置在转向升降组件11下端，且相对于转向升降组件11对称设置，转向轮10与转向升降组件11转动连接。可通过调节转向升降组件11，进而调节旋转刀具9的入土深度。

动力装置包括发动机3、电动机和变速器，发动机3变速器和电动机均固定设置在机架上，且位于机架前端，变速器位于发动机3靠近开沟装置的一侧。手扶器2设置在变速器上方，手扶器2用于控制动力装置的启停及控制机器的行驶方向。

发动机3输出端与变速器输出端传动连接，变速器输出端与传动单元一端传动连接。传动单元包括第一传动轴4、第二传动轴7和第一传动链5，第一传动轴4与机架转动连接。第一传动轴4一端与变速器输出端固定连接，且第一传动轴4另一端与第一传动链5传动连接，第一传动链5另一端与第二传动轴7一端传动连接，第二传动轴7另一端与开沟装置传动连接。

机架上设置有监测模块，监测模块包括扭矩转速传感器、显示器12和监测装置。转速扭矩传感器设置在第二传动轴7上。并且扭矩传感器与显示器12通过电信号连接，显示器12固定设置在机架上。转矩转速传感器可测试出道具在使用时的转速、扭矩、作业功率的数据，并且可将得到的数据信号传输给显示器12，并且在显示器12上直观的显示出来。电动机固定设置在机架下方，且电动机为行走轮6机构提供动力。

监测装置包括动静态电阻应变仪和电脑1，机架上位于开沟装置后方固定设置有传感器支架，动静态电阻应变仪固定设置在传感器支架下端，传感器支架为可升降结构。动静态电阻应变仪与电脑1电连接，电脑1固定设置在机架上。传感器支架可调节金属板17和地面之间的距离，进而调节动静态电阻应变仪与地面之间的距离。从而通过改变动静态电阻仪18的高度，并且根据动静态电阻应变仪各测点的受力情况，可得出旋转刀具9向后抛土的抛土冲击力和抛土范围，从而反应出开沟类旋转刀具9的切土抛土性能。

参阅图2、图3和图4所示，分别为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台转向轮单元部分立体结构示意图、一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台A处放大结构示意图和一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台转向轮单元部分剖视图，转向轮单元包括包括旋转手柄、固定套轴20、六方套25、固定套29、转轴19、丝杆24、丝杆外管23、转向轮22和六方管21，转轴19固定设置在旋转手柄下端，且与旋转手柄下端固定连接，丝杆24固定设置在转轴19下端，丝杆24与转轴19接触部设置有螺栓27，螺栓27一端水平穿过转轴19和丝杆24，且与二者螺纹连接，转轴19和丝杆24通过螺栓27固定连接，固定套轴20套设在转轴19外，且与转轴19转动连接，固定套轴20与机架固定连接，转轴19与丝杆24连接处套设有固定套29和六方套25，固定套29下端面与六方套25上面固定连接，螺栓27另一端可穿过固定套29，固定套29可相对与螺栓27上下移动，固定套29侧壁上设置螺钉26，螺钉26可水平穿过固定套29且相对于固定套29螺纹连接，六方管21套设在丝杆24外，且与丝杆24固定连接，丝杆24上位于六方管21内套设有移动螺母和丝杆外管23，丝杆外管23与丝杆24传动连接丝杆外管23上端与移动螺母下端固定连接，丝杆外管23与六方管21为可上下滑移连接，六方管21下端设置有转向轮22，转向轮22相对于六方管21对称设置。当需要调节转向轮10的转动方向时，可将固定套29上的螺钉拧松，使得固定套29可带动六方套25相对于螺栓上下移动，至六方套25设在六方管21上，与六方管21卡合，然后拧紧固定套29上的螺钉，将六方套25与六方管21的相对位置固定。

然后转动旋转手柄13，旋转手柄13即可带动转轴19转动，转动进而可同步带动六方套25、丝杆24和六方管21同步转动，进而达到调节转向轮10方向的效果。当需要调节旋转刀具9的入土深度时，再次调节螺钉26，调节固定套29带动六方套25向上移动至与六方管21分离，然后再次拧紧螺钉，保持固定套29和六方管21的位置相对不变。然后转动旋转把手，旋转手柄13可带动转轴19转动，转轴19进而带动丝杆24转动，丝杆24转动可使得移动螺母沿六方管21内壁向下或向上移动，移动螺母同时可带动丝杆外管23向下或向上移动。由于机架与固定套轴20固定连接，因此当丝杆外管23相对于六方管21向下或向上移动时，即可带动机架向上升高或向下降低，进而达到调整旋转刀具9入土深度的目的。

参阅图5所示，为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台传感器支架部分结构示意图，传感器支架包括金属板17和螺纹杆16，机架下方固定设置有连接杆，连接杆下端固定设置有螺纹套15。金属板17设置在旋转刀具9正后方，金属板17两端均设置有螺纹杆16，螺纹杆16下端与金属板17转动连接，螺纹杆16上端可穿过螺纹套15，且与螺纹套15螺纹连接。动静态电阻仪18固定设置在金属板17靠近旋转刀具9的一面，动静态电阻应变仪与电脑1电连接，电脑1固定设置在机架上。转动螺纹杆16，螺纹杆16即可相对于螺纹套15上下移动，进而通过金属板17调整动静态电阻仪18的的相对于底面的上下位置。

参阅图6所示，为一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台开沟装置部分示意图，开沟装置包括齿轮传动箱8和旋转刀具9，齿轮传动箱8上端与第二传动轴7传动连接，齿轮传动箱8下端与旋转刀具9传动连接。

本发明在使用时，首先可通过调节转向升降组件，进而调节旋转刀具9的入土的深度，启动动力装置，电动机可驱动行走机构带动整个机器运行，并且可通过手扶器2调整机器运行的速度。同时发动机3可通过变速箱带动第一传动轴4传动，第一传动轴4进而通过第一传动链5带动第二传动轴7转动，第二传动轴7进而可通过齿轮传动箱8带动旋转刀具9转动，对土壤进行开沟。在此过程中转速扭矩传感器可测出旋转刀具9的转速、扭矩和其工作效率，并且可将得到的数据信号传输给显示器12，并且在显示器12上直观的显示出来，并且进行记录。同时可启动动静态电阻应变仪，使得动静态电阻应变仪，旋转刀具9在进行开沟时，其向后方抛出的土，可打击在静动态电阻应变仪上，动静态电阻应变仪可测试出一定高度的抛土力度和抛土范围，并且记录下一组数据。并且通过多次调整动静态电阻仪18的高度，可得出不同高度的旋转刀具9向后抛土的抛土力度和抛土范围，并且动静态电阻应变仪可将其获得的数据传输给电脑1，电脑1可对数据进行收集和整理，从而反应出开沟类旋转刀具9的切土抛土性能。

本发明的测试原理：即在不同的土壤环境下进行多次试验，采用不同种类的旋转刀具9，实验其在不同入土深度和前进速度的情况下，通过扭矩转速传感器来测量旋转刀具9转速、扭矩和工作的功率。并且结合动静态传感器，测量出不同旋转刀具9在不同的土壤环境、入土深度的条件下，其抛土的力度和抛土范围，从而反应出开沟类旋转刀具9的切土抛土性能。最后可根据动静态电阻仪18所传达给电脑1的数据和转速扭矩传感器测量的传输给显示器12数据，进行对比和分析，进而得出不同土壤环境所适用的旋转刀具9以及不同土壤所适合的入土深度和前进速度。

本发明能通过在与开沟装置的传动连接的传动单元上设置转速扭矩传感器，并且看可通过显示器12将所测试不同种类的旋转刀具9在不同土壤环境下不同入土深度的转速和转矩，并且可将这些数据进行记录和整理，因此可以更直观和准确的观测到刀具在不同前进速度下的转速和转矩和作业情况。进而得出不同土壤环境所适用的旋转刀具9以及不同土壤所适合的入土深度和前进速度。并且可通过在开沟装置后方设置动静态传感器及传感器支架，可测量出旋转刀具9向后抛土的集中方向和范围。并且可将所收集的数据，通过电信号传输给电脑1，电脑1进而可所接收的数据进行记录和整理，从而可反映出刀具的切土抛土性能，对刀具的设计和开发都提供了试验基础和理论依据。本发明使用方便，具有很好的实用性和适用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，包括行走轮机构、动力装置、机架、开沟装置和监测模块，所述行走机构设置在机架的前后两端，且位于机架下方，所述机架上由前往后依次设置有动力装置、手扶器和开沟装置，所述动力装置固定设置在机架前端，所述动力装置为整个机器提供动力，所述手扶器设置在动力装置上，所述开沟装置设置在机架上，所述开沟装置位于在机架下方，所述动力装置输出端设置有传动单元，所述动力装置通过传动单元与开沟装置传动连接；所述机架上设置有监测模块，所述监测模块包括扭矩转速传感器、显示器和监测装置，所述扭矩转速传感器设置在传动单元上，且扭矩传感器与显示器通过电信号连接，所述显示器固定设置在机架上，所述监测装置固定设置在机架上，且位于开沟装置后方，所述监测装置包括动静态电阻应变仪和电脑，所述机架上位于开沟装置后方固定设置有传感器支架，所述动静态电阻应变仪固定设置在传感器支架下端，所述传感器支架为可升降结构，所述动静态电阻应变仪与电脑电连接，所述电脑固定设置在机架上。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述动力装置包括发动机、电动机和变速器，所述发动机变速器和电动机均固定设置在机架上，且位于机架前端，所述变速器位于发动机靠近开沟装置的一侧，所述手扶器设置在变速器上方，所述发动机输出端与变速器输出端传动连接，所述变速器输出端与传动单元一端传动连接，所述传动单元，所述传动单元另一端与开沟装置传动连接，所述电动机固定设置在机架下方，且电动机为行走轮机构提供动力。

3.根据权利要求2所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述传动单元包括第一传动轴、第二传动轴和第一传动链，所述第一传动轴与机架转动连接，所述第一传动轴一端与变速器输出端固定连接，且第一传动轴另一端与第一传动链传动连接，所述第一传动链另一端与第二传动轴一端传动连接，所述第二传动轴另一端与开沟装置传动连接，所述转速扭矩传感器设置在的第二传动轴上。

4.根据权利要求1所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述行走轮机构包括行走轮、车轴和转向轮单元，所述电动机固定设置在机架下方，所述车轴设置在机架前端的下方，且车轴与机架转动连接，所述电动机可驱动车轴转动，所述行走轮设置在车轴两端，所述电动机可驱动车轴转动，所述转向轮单元设置在机架后方，且与机架固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述转向轮单元包括旋转手柄、固定套轴、六方套、转轴、丝杆、丝杆外管、转向轮和六方管，所述转轴固定设置在旋转手柄下端，且与旋转手柄下端固定连接，所述丝杠固定设置在转轴下端，所述丝杠与转轴接触部设置有螺栓，所述螺栓一端水平穿过转轴和丝杠，且与二者螺纹连接，所述转轴和丝杆通过螺栓固定连接，所述固定套轴套设在转轴外，且与转轴转动连接，所述固定套轴与机架固定连接，所述转轴与丝杆连接处套设有固定套和六方套，所述固定套下端面与六方套上面固定连接，所述螺栓另一端可穿过固定套，所述固定套可相对与螺栓上下移动，所述固定套侧壁上设置螺钉，所述螺钉可水平穿过固定套且相对于固定套螺纹连接，所述六方管套设在丝杆外，且与丝杆固定连接，所述丝杆上位于六方管内套设有移动螺母和丝杆外管，所述丝杆外管与丝杆传动连接，所述丝杆外管上端与移动螺母下端固定连接，所述丝杠外管与六方管为可上下滑移连接，所述六方管下端设置有转向轮，所述转向轮相对于六方管对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述开沟装置包括齿轮传动箱和旋转刀具，所述齿轮传动箱上端与第二传动轴传动连接，所述齿轮传动箱下端与旋转刀具传动连接。

7.根据权利要求1所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，其特征在于，所述传感器支架包括金属板和螺纹杆，所述金属板设置在旋转刀具正后方，所述金属板两端均设置有螺纹杆，所述螺纹杆下端与金属板转动连接，所述螺纹杆上端与机架螺纹连接，所述动静态电阻仪固定设置在金属板靠近旋转刀具的一面。

8.根据权利要求7所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，所述机架下方固定设置有连接杆，所述连接杆下端固定设置有螺纹套，所述螺纹杆上端可穿过螺纹套，且与螺纹套螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的一种旋转式开沟抛土刀具田间性能测试台，所述手扶器用于控制动力装置的启停及控制机器的行驶方向。

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