关于旋耕机实时测试传感器的设计分析

关于旋耕机实时测试传感器的设计分析荀 峰1, 孔令平2（1.曲阜市农机技术推广站, 山东 曲阜 ；2.曲阜市农机化学校，山东 曲阜 ）摘 要：随着我国农业经济的不断发展，现代农业采用先进的耕作机械进行有效的农业耕作，能高效率的完成相关工作。在具体的农耕过程中，先进的农用机器为现代农业发展提供了更多的可能。旋耕机作为农业耕作中重要的机械，是与拖拉机配套使用的机械工具，它有较强的粉碎土壤的能力，经过旋耕机处理过的土地表面非常平坦，为了进一步完善旋耕机的功能作用，为现代农业的发展提供更多的便利，旋耕机的实时测试传感器的设计成为人们关注的焦点。本文简单阐述旋耕机实时测试传感器测力原理及方法，具体分析传感器的设计，运用实验进行传感器实验标定，使旋耕机的传感器具有更好的性能，促进现代农业的发展。关键词：旋耕机；传感器；测试技术中图分类号： S233.1　文献标识码：A　DOI:10./nyyjs.2在具体的耕作过程中，旋耕机是利用动力驱动旋耕刀辊完成大量的耕、耙作业的，它是现代农业中的理想用具，可以积极帮助农民少耕种一些田地，也可以实行免耕的方法。在我国，旋耕机的数量已经超多上百万台，广泛应用在农业生产中。在这样的背景之下，旋耕机存在的问题也逐渐凸显，其中能耗大是最主要的问题[1]。要能有效降低旋耕机的能耗，需要对旋耕机的阻力进行深入研究，设计一种实时测试传感器对旋耕刀的受力状态进行检测，有效降低能耗。1　基本原理的构建在具体的农业耕作中，旋耕机可以有效利用旋转的弯刀将土壤粉碎，使其土地平坦，在弯刀运作的过程中，土壤会反作用于旋耕机上的弯刀，形成一股强大的阻力。研究人员可以在具体的监测过程中将旋耕刀旋转90°，这样的选旋转要在基于旋耕刀原来的位置上进行，而且要保持让其回转的半径不能发生变化。在具体的传感器中，电桥的应采用全桥接法，不同应变计组成的电桥测量传感器受具体的剪力、力矩及正方向力的影响[2]。测出的传感器多承受的正向力和剪力，力矩在旋耕机弯刀的转角出会产生一定角度，作用于具体刀片上的阻力等力矩可以用具体的公式进行计算。在这样的计算公式中，B是八角环水平中心线到旋耕机旋转中心的精确距离，而H则是传感器八角环上的具体高度。根据这样的公式可以计算出较为准确的数据，帮助研究者在具体的设计过程中做好前期的测量工作，顺利完成传感器的设计。传感器的设计需要基本的原理进行有效的理论支撑，在具体的理论研究中，将延伸的八角环作为传感器设计的基本基础，在此理论基础上，才能深入探讨其设计技术。2　传感器设计分析研究人员结合具体的旋耕机使用情况，通过在传统的旋耕机基础上安装实时测试传感器能有效降低旋耕机的能耗，使其使用寿命大大增长，提升农田耕作的效率[3]　理论分析在传感器的设计中，采用的八角环传感器测力实验的基本原理，是从具体的圆环演变而来的，然后对传感器的理论进行基础建构。在八角环传感器的半径、厚度及轴向宽度不变的情况下，应变圆环会受到正向力的作用。图1　环受力分析图在具体的实验中，圆环的集合形状对于铅垂直径是对称的，受力情况对于水平直径都是完全对称的。在此基础上，应变弹性理论会指导设计人员作出相应的计算，对称与铅垂和水平2个直径是变形和内力，将圆环1/4中的一部分作为基本的静定系统，可以确定传感器的基本轮廓，这样的受力分析是传感器设计的关键。与传感器上的圆环相比，八角环的刚度增强，具有其他材料不可替代的作用。在正向力和切向力的共同作用下，传感器上的应变节点会位于垂直轴和水平轴上，此时，水平中线上的应变计可以用来测量正向力，位于垂直轴上的应变计则可以用来测量切向力。明确这2个力的具体数值，然后使用具有延伸作用的八角环进行传感器的设计。这样的设计其稳定性较好，这种八角环还可以在具体的测量过程中用来测量环上的力矩　技术分析在旋耕机传感器的设计中，旋耕刀单刀的作用在八角环上具体的正向力、切向力扭矩都有一定的数据范围，需要考虑其主要的数据，进行准确的计算。基于传感器具有一定的动态载荷，尽量选择载荷系数相对适当的材料，其极限也要在一定的数据范围内，弹性模量和安全系数的数值都要根据具体的旋耕机情况来计算并设定。分析其基本的原理，能指导旋耕机传感器的设计。设计出灵活性较强，滞后现象较小存在的传感器安装在旋耕机上。在具体的传感器设计中，设计方法的参数选择及其重要，但在实际的设计中还要考虑最大限度的减少测量参数之间的误差，尽量减少避免一些不良的影响。除此之外，在设计的过程中还要考虑到很多因素的影响。例如：根据理论计算出八角环的小曲率环，其小曲率环的壁厚与半径之比要满足一定的范围数值，将其做重点的计算，并及时验证。才能保障设计的准确性，完全符合其设计标准；在确定八角环的中心矩时，如果系数过大，则八角环将会变得很长[4]。这样的情况在实际中完全不能发挥其作用，影响旋耕机的使用。通常在适当的数值范围内才能设计出较为准确的八角环尺寸。确定了八角环的尺寸后，其传感器的灵敏度可以通过具体的公式进行计算。从而设计出标准的旋耕机实时测试传感器。3　实施测定传感器的实验测试基于以上传感器技术的分析，我们可以明确，在传感器受到正向力及弯矩力的作用时，对应的测量电桥会产生一个完整的信号，这样的信号会带有一个准确的数值，且各个桥路间没有相互的影响。在具体的实验研究中，采用相应的理论基础，在优化传感器性能的条件下，对旋耕机实时测试传感器进行具体的实验测试，能有效控制传感器的能耗，指导设计者设计出准确的旋耕机实时测试传感器。在实际的操作加工中，传感器会出现一些设计误差，应变计的黏贴位置就会发生极大的变化，导致其出现不准确的现象，这时，传感器的实际测量值和理论的参考值之间就会存在很大的误差，这样的差距会影响传感器的设计，使各个桥路之间的输出会有一定的相互影响。基于这样的背景，需要对旋耕机实时测试传感器进行全面的实验测试。将设计中的不良反应通过测试检测出来，能够帮助设计者重新考虑具体的设计技术，采用不同的方法重新进行研究设计。通过对传感器标定测得的数据进行计算，可以获得各个桥路之间的综合方程。根据具体的方程实验，可以明确实时测试传感器具有以下特性。实时测试传感器的线性较好，符合基本的设计标准，能及时完成旋耕机的工作，其主要的桥路相关系数能通过公式进行计算。传感器的各个桥路之间有一定的相互影响，传感器是基于桥路的设计才得以完成的。但是在具体的实验测定过程中，设计人员对这些影响进行仔细的研究分析，发现这样的影响非常小[5]，不会对传感器的设计产生较大的影响。在实验测定中得出传感器的输出滞后基本上为零。除此之外，传感器的各个桥路之间的灵敏度系数会有统一的数值，供研究设计者采用，帮助设计者设计出理想的实时测试传感器。4　结语旋耕机作为农田耕作中主要的耕耙机械工具，在具体的农田耕种中起着非常重要的作用。由于传统的旋耕机能耗大，会产生较多的农业生产成本。基于这样的背景之下，对旋耕机进行有效的改造设计，在传统的旋耕机上安装实时测试传感器，能有效监测旋耕机在工作中的各项运行指标。设计八角环传感器应用的旋耕机上，采用应变性的电测方法，可以检测出旋耕机上的旋耕阻力。此种设计的旋耕机传感器具有非常好的线性，其灵敏度也相当高，但存在一定的滞后现象。这样的实时测试传感器应用旋耕机上能有效降低能耗，值得应用在具体的农业生产中。（下转第49页）

文章来源：《测试技术学报》 网址: http://www.csjsxbzz.cn/qikandaodu/2021/0407/749.html