专利名称：通用土槽试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及农业机械的试验平台，特别是一种通用土槽试验台。
背景技术：
农机具的土壤工作部件及整机的田间试验往往无法控制土壤的状态特性，无法准确调控工作参数和环境条件。建设土槽试验台的目的是能够模拟田间工况，造就所需的土壤状态，控制各种相应的工作参数，对选定的土壤工作部件或整机进行性能试验研究或测定，可全天候工作，缩短研究周期，加快研究进度，提高测试精度，特别是通过土壤恢复作业，可使土壤参数比田间条件下更为均匀。土壤工作部件及机具的土槽试验作为田间试验的补充，从而掌握被测机具的工作特点和工作参数对其性能影响的规律，并进行参数优化设计，为我国耕种机械高端技术的研究、产品部件和整机性能试验研究提供先进的试验平 台和测试手段。自上世纪30年代开始，许多国家，特别是发达国家的研究中心、公司、学校相继建立了不同类型的土槽试验系统，对开展工作部件的理论研究、新型机具的开发及教学工作有重要的价值。国内土槽始建于50年代和60年代初，最早一批土槽出现于中央科研机构和高校，用于土壤参数测量的试验。一般的土槽试验台由装满模拟田间土壤的土壤槽、轨道、牵引台车和控制装置组成。牵引台车模拟拖拉机，可悬挂被测机具，并驱动其旋转部件，可调整耕深、牵引速度、和旋转部件转速；具有模拟田间土壤状态的土壤恢复设备；包含土壤参数和工作参数的测量仪器与装置；具有试验数据采集、处理、存储、传输、显示、打印、摄像等功能。但是，现有的土槽试验台，往往存在以下不足或悬挂装置较少，各种土壤恢复部件、被测农机具共用I 2套悬挂装置，试验时频繁更换悬挂部件，劳动强度大，效率低；或试验时，试验人员在运行的台车上操作测控系统，降低了系统的安全性；或测试数据不够全面，试验局限性较大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有土槽试验台存在的不足，提供一种功能齐全、自动化程度高、数据传输快、测试数据齐全且扩展能力强、安全性能高的通用土槽试验台。为了解决上述技术问题，本实用新型的通用土槽试验台，包括坑式土槽、纵向轨道、驱动机构、台车和测控系统。所述纵向轨道沿所述坑式土槽设置。所述驱动机构包括牵引电机、第一驱动电机、第二驱动电机、液压站及动力输出轴驱动电机，所述液压站连接有一液压驱动部件。所述台车设置在所述纵向轨道上并在所述牵引电机驱动下沿所述纵向轨道运动，所述台车上连接有用于悬挂土壤恢复部件的第一悬挂装置及用于悬挂被测机具的第二悬挂装置，所述第一悬挂装置与所述第一驱动电机及所述液压驱动部件连接，所述第二悬挂装置与所述第二驱动电机连接，所述被测机具与所述第二悬挂装置连接，其旋转部件与所述动力输出轴驱动电机的动力输出轴连接。所述测控系统包括上位机模块以及下位机模块，上位机模块包括上位机；下位机模块包括下位机、传感器单元及控制器，所述下位机设置在所述台车上与所述上位机之间通讯连接，且所述下位机与所述传感器单元及所述控制器分别连接；其中，所述传感器单元包括设置在第二悬挂装置上的测力传感器，设置在所述动力输出轴上的扭矩与转速传感器，设置在所述台车上的第一位移传感器，设置在所述第一悬挂装置上的第二位移传感器，设置在所述第二悬挂装置上的第三位移传感器，以及设置在所述台车上的速度传感器；所述控制器包括与所述牵引电机、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述液压驱动部件及所述动力输出轴驱动电机分别对应的牵引电机控制器、第一驱动电机控制器、第二驱动电机控制器、液压驱动部件控制器及动力输出轴驱动电机控制器。上述的通用土槽试验台，其中，所述第一悬挂装置为两套，两套第一悬挂装置皆位于所述台车的底部且两套第一悬挂装置相对所述台车前后设置。上述的通用土槽试验台，其中，每套第一悬挂装置对应一所述第一驱动电机。上述的通用土槽试验台，其中，每套第一悬挂装置对应一所述液压驱动部件。 上述的通用土槽试验台，其中，所述台车的底部设置有第一横向轨道，每套第一悬挂装置包括悬挂架体和与所述悬挂架体连接的悬挂连接体，所述悬挂架体由所述第一驱动电机带动沿所述第一横向轨道移动，所述悬挂连接体与所述液压驱动部件连接，由所述液压驱动部件带动所述悬挂连接体相对所述悬挂架体升降。上述的通用土槽试验台，其中，所述悬挂架体上设置有与所述第一横向轨道对应的滚轮。上述的通用土槽试验台，其中，所述第二悬挂装置为两套，两套第二悬挂装置分别位于所述台车的前部和后部。上述的通用土槽试验台，其中，所述第二驱动电机包括第二垂直升降电机和第二横移电机，每套第二悬挂装置对应一所述第二垂直升降电机和一所述第二横移电机。上述的通用土槽试验台，其中，所述台车上设置有第二横向轨道，每套第二悬挂装置包括横移框架、悬挂架体和导柱，所述横移框架由所述第二横移电机带动沿所述第二横向轨道移动，所述导柱设置在所述横移框架上，所述悬挂架体与所述第二垂直升降电机连接，由所述第二垂直升降电机带动沿所述导柱升降。上述的通用土槽试验台，其中，所述上位机模块还包括一第一无线路由器，所述下位机模块还包括一第二无线路由器，所述下位机与所述上位机之间通过所述第一无线路由器和所述第二无线路由器进行无线通讯连接。本实用新型的有益功效在于，测控系统采用上、下位机控制模式，将操作人员从运行的台车上解放出来，可从上位机对试验模式、参数进行设置，控制下位机对试验数据进行自动采集、处理、传输，最终形成试验报表，提高试验的安全性；并且，上、下位机采用无线通讯方式传输控制指令与试验数据，减少了繁杂的连线，减少了故障点，提高了测试系统的可靠性；还有，采用多传感器技术，可测量被测机具的各向力与力矩、动力输出轴输出的扭矩与转速、各悬挂装置横向移动的位移量、被测机具的耕深、台车的牵引速度等。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
图I为本实用新型的通用土槽试验台的结构图；图2为本实用新型的通用土槽试验台的台车与第一悬挂装置连接示意图(图I的另一方向看的局部立体图)；图3为本实用新型的通用土槽试验台的测控系统构成框图；图4为本实用新型的通用土槽试验台的第一悬挂装置结构示意图；图5为本实用新型的通用土槽试验台的第二悬挂装置结构示意图。其中，附图标记10-坑式土槽 20-纵向轨道30-驱动机构31-牵引电机32-第一驱动电机33-第二驱动电机331-第二垂直升降电机332-第二横移电机34-液压站341-液压驱动部件35-动力输出轴驱动电机35I-动力输出轴40-台车41-第一横向轨道42-第二横向轨道50-测控系统510-上位机模块511-第一无线路由器512-上位机513-打印机520-下位机模块521-第二无线路由器522-下位机523-控制器5231-牵引电机控制器5232-第一驱动电机控制器5233-第二驱动电机控制器[0051 ]5234-液压驱动部件控制器5235-动力输出轴驱动电机控制器524-传感器单元5241-测力传感器[0055]5242-扭矩与转速传感器5243-第一位移传感器5244-第二位移传感器5245-第三位移传感器5246-速度传感器60-第一悬挂装置61-悬挂架体 62-悬挂连接体63-链传动70-第二悬挂装置71-横移框架72-悬挂架体73-导柱74-丝杠75-链传动
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。参阅图I至图3，如图所示，本实用新型的通用土槽试验台，包括坑式土槽10、纵向轨道20、驱动机构30、台车40和测控系统50，纵向轨道20沿坑式土槽10设置，驱动机构30包括牵引电机31、第一驱动电机32(见图4)、第二驱动电机33(见图5)、液压站34及动力输出轴驱动电机35,液压站34连接有一液压驱动部件341 (见图4),动力输出轴驱动电机35具有一动力输出轴351 (见图5)，台车40设置在纵向轨道20上并在牵引电机31驱动下沿纵向轨道20运动，台车40上连接有用于悬挂土壤恢复部件(图中未示出)的第一悬挂装置60及用于悬挂被测机具(图中未示出)的第二悬挂装置70，第一悬挂装置60与第一驱动电机32及液压驱动部件341连接(具体连接方式在后文中描述)，第二悬挂装置70与第二驱动电机33连接(具体连接方式在后文中描述)，被测机具与第二悬挂装置70连接，其旋转部件通过动力输出轴351与动力输出轴驱动电机35连接。进一步参阅图3，测控系统50包括上位机模块510以及下位机模块520。上位机模块510包括上位机512，该上位机512可以是笔记本电脑或者台式电脑，在实际使用中，上位机模块510置于一中央控制室中。下位机模块520包括下位机522、传感器单元524及控制器523，下位机522设置在台车40上与上位机512之间通讯连接，且下位机522与传感器单元524及控制器523分别连接。其中，传感器单元524包括设置在第二悬挂装置70上的测力传感器5241，设置在动力输出轴351 (见图5)上的扭矩与转速传感器5242，设置在台车40上的第一位移传感器5243,设置在第一悬挂装置60上的第二位移传感器5244,设置在第二悬挂装置70上的第三位移传感器5245，以及设置在台车40上的速度传感器5246。控制器523包括与牵引电机31、第一驱动电机32、第二驱动电机33、液压驱动部件341及动力输出轴驱动电机35分别对应的牵引电机控制器5231、第一驱动电机控制器5232、第二驱动电机控制器5233、液压驱动部件控制器5234及动力输出轴驱动电机控制器5235。本实施例中，测力传感器5241可以包括六个传感器以构成六分力传感器，用于测试被测机具沿前进方向的拉力、垂直力、与前进方向垂直的水平力、和以该三个力方向为轴的作用于被测机具的力矩；扭矩与转速传感器5242用于测试动力输出轴351输出的转速和扭矩；第一位移传感器5243用于测试台车40的位移；第二位移传感器5244用于测试第一悬挂装置60的横向位移；第三位移传感器5245用于测试第二悬挂装置70的横向与垂直位移；速度传感器5246用于测试台车40的速度。为了方便数据传输和操作控制，上位机模块510还包括一第一无线路由器511，下位机模块520还包括一第二无线路由器521，下位机522与上位机512之间通过所述第一无线路由器511和所述第二无线路由器512进行无线通讯连接。工作时，下位机522按照上位机512设置的数据采集模式，采集传感器单元524的数据；并且，操作人员可通过上位机512对台车40的运行模式和试验参数进行设定，通过第一无线路由器511和第二无线路由器521调用下位机522的控制程序，通过牵引电机控制器5231、第一驱动电机控制器5232、第二驱动电机控制器5233、液压驱动部件控制器5234及动力输出轴驱动电机控制器5235 分别控制牵引电机31、第一悬挂装置60、第二悬挂装置70和动力输出轴驱动电机35进行相应的运动。进一步地，为了记录测试结果，上位机模块510还包括一打印机513，该打印机513与上位机512连接，上位机512将传感器单元524采集的试验数据进行处理、分析、形成试验报表，由打印机513打印输出。结合参阅图2和图4，本实用新型中，第一悬挂装置60为两套，两套第一悬挂装置皆位于台车40的底部且两套第一悬挂装置相对台车40前后设置。两套第一悬挂装置具有相同的结构，且每套第一悬挂装置60对应一第一驱动电机32，每套第一悬挂装置60对应一液压驱动部件341。以下以其中一套第一悬挂装置为例，对其进行详细介绍。台车40的底部设置有第一横向轨道41，第一悬挂装置60包括悬挂架体61和与悬挂架体61连接的悬挂连接体62,悬挂架体61由第一驱动电机32通过链传动63带动沿第一横向轨道41移动使所悬挂的土壤恢复工作部件(图中未示出)工作在坑式土槽10的不同位置，悬挂连接体62与液压驱动部件341连接，由液压驱动部件341带动悬挂连接体62相对悬挂架体61升降，调整土壤恢复工作部件的工作高度。本实施例中，液压驱动部件341与悬挂连接体62连接。较佳地，为了方便悬挂架体61沿第一横向轨道41移动，悬挂架体61上设置有与第一横向轨道41对应的滚轮(滚轮在图中未示出)。本实施例中，液压驱动部件341为液压油缸，与液压站34连接。在第一悬挂装置60为两套的情况下，第二位移传感器5244有两个，该两个第二位移传感器5244分别测试两套第一悬挂装置60的横向位移。结合参阅图I和图5，本实用新型中，第二悬挂装置70为两套，两套第二悬挂装置70分别位于台车40的前部和后部，两套第二悬挂装置70具有相同的结构，第二驱动电机33包括第二垂直升降电机331和第二横移电机332,每套第二悬挂装置对应一第二垂直升降电机331和一第二横移电机332。以下以其中一套第二悬挂装置为例,对其进行详细介绍。[0079]台车40上设置有第二横向轨道42，第二悬挂装置70包括横移框架71、悬挂架体72和导柱73，横移框架71由第二横移电机332通过链传动75带动沿第二横向轨道42移动使被测机具工作在坑式土槽10的不同位置，导柱73设置在横移框架71上，悬挂架体72通过丝杠74与第二垂直升降电机331连接，由第二垂直升降电机331带动沿导柱73升降，以调整被测机具的耕深。在第二悬挂装置70为两套的情况下，第三位移传感器5245有四个，该四个中的其中两个分别测试两套第二悬挂装置70的横向位移(即，在第二横移电机332驱动下带来的位移)，另外两个分别测试两套第二悬挂装置70的垂直位移(即，在第二垂直升降电机331驱动下带来的位移)。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。·
权利要求1.ー种通用土槽试验台，包括坑式土槽、纵向轨道、驱动机构、台车和测控系统，所述纵向轨道沿所述坑式土槽设置，所述驱动机构包括牵引电机、第一驱动电机、第二驱动电机、液压站及动カ输出轴驱动电机，所述液压站连接有一液压驱动部件，所述台车设置在所述纵向轨道上并在所述牵引电机驱动下沿所述纵向轨道运动，所述台车上连接有用于悬挂土壤恢复部件的第一悬挂装置及用于悬挂被测机具的第二悬挂装置，所述第一悬挂装置与所述第一驱动电机及所述液压驱动部件连接，所述第二悬挂装置与所述第二驱动电机连接，所述被测机具与所述动カ输出轴驱动电机的动カ输出轴连接，其特征在于，所述测控系统包括 上位机模块，其包括上位机；以及 下位机模块，其包括下位机、传感器単元及控制器，所述下位机设置在所述台车上与所述上位机之间通讯连接，且所述下位机与所述传感器単元及所述控制器分别连接； 其中，所述传感器単元包括设置在第二悬挂装置上的测カ传感器，设置在所述动カ输出轴上的扭矩与转速传感器，设置在所述台车上的第一位移传感器，设置在所述第一悬挂装置上的第二位移传感器，设置在所述第二悬挂装置上的第三位移传感器，以及设置在所述台车上的速度传感器； 所述控制器包括与所述牵引电机、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述液压驱动部件及所述动カ输出轴驱动电机分别对应的牵引电机控制器、第一驱动电机控制器、第ニ驱动电机控制器、液压驱动部件控制器及动カ输出轴驱动电机控制器。
2.根据权利要求I所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述第一悬挂装置为两套，两套第一悬挂装置皆位于所述台车的底部且两套第一悬挂装置相对所述台车前后设置。
3.根据权利要求2所述的通用土槽试验台，其特征在干，每套第一悬挂装置对应一所述第一驱动电机。
4.根据权利要求3所述的通用土槽试验台，其特征在于，每套第一悬挂装置对应一所述液压驱动部件。
5.根据权利要求4所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述台车的底部设置有第一横向軌道，每套第一悬挂装置包括悬挂架体和与所述悬挂架体连接的悬挂连接体，所述悬挂架体由所述第一驱动电机带动沿所述第一横向轨道移动，所述悬挂连接体与所述液压驱动部件连接，由所述液压驱动部件带动所述悬挂连接体相对所述悬挂架体升降。
6.根据权利要求5所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述悬挂架体上设置有与所述第一横向轨道对应的滚轮。
7.根据权利要求I所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述第二悬挂装置为两套，两套第二悬挂装置分别位于所述台车的前部和后部。
8.根据权利要求7所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述第二驱动电机包括第二垂直升降电机和第二横移电机，姆套第二悬挂装置对应一所述第二垂直升降电机和一所述第二横移电机。
9.根据权利要求8所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述台车上设置有第二横向轨道，每套第二悬挂装置包括横移框架、悬挂架体和导柱，所述横移框架由所述第二横移电机带动沿所述第二横向轨道移动，所述导柱设置在所述横移框架上，所述悬挂架体与所述第二垂直升降电机连接，由所述第二垂直电机带动沿所述导柱升降。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的通用土槽试验台，其特征在于，所述上位机模块还包括一第一无线路由器，所述下位机模块还包括一第二无线路由器，所述下位机与所述上位机之间通过所述第一无线路由器和所述第二无线路由器进行无线通讯连接。
专利摘要本实用新型涉及一种通用土槽试验台，包括坑式土槽、纵向轨道、驱动机构、台车和测控系统。测控系统包括上位机模块以及下位机模块，上位机模块包括上位机；下位机模块包括下位机、传感器单元及控制器，下位机设置在台车上与上位机之间通讯连接，且下位机与传感器单元及控制器分别连接；其中，传感器单元包括测力传感器，扭矩与转速传感器，第一位移传感器，第二位移传感器，第三位移传感器，以及速度传感器；所述控制器包括牵引电机控制器、第一驱动电机控制器、第二驱动电机控制器、液压驱动部件控制器及动力输出轴驱动电机控制器。本实用新型将操作人员从运行的台车上解放出来，提高了试验的安全性和测试系统的可靠性。
文档编号G01M13/00GK202582881SQ20122011087
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者吴俭敏, 杨学军, 朱立成, 高希文, 米义, 颜华, 孙星 申请人:现代农装科技股份有限公司, 中国农业机械化科学研究院