CN101393064B

CN101393064B - 小型作业机重心检测试验台

Info

Publication number: CN101393064B
Application number: CN2008101211659A
Authority: CN
Inventors: 张宪; 钟江; 赵章风; 王扬渝; 乔欣; 张立彬; 计时鸣
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: CN101393064A

Abstract

一种小型作业机重心检测试验台，包括设备底座和称重台，在所述设备底座上安装第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构相互呈三角形，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构的上端与所述称重台的底部铰接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构均与驱动装置连接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构上设有称重传感器。本发明提供一种能避免同步控制、提高测量精度的小型作业机重心检测试验台。

Description

小型作业机重心检测试验台

技术领域

本发明涉及小型作业机检测设备，尤其是一种小型作业机重心检测的实验平台。

背景技术

随着农、林、大棚作业机市场总需求的不断扩大，小型农业作业机产品的市场需求越来越明显，如专利授权号为CN1303861C的可重构模块化小型多功能作业机、CN2453654Y刚性传动并具有前后驱动的微型独轮作业机等。重心是物体所受重力的中心，在众多的工程领域中，重心位置是一个需要精确确定的参数。确定小型农业作业机的重心位置，对于解决诸如纵向和横向的平衡性、作业机的侧翻安全性、作业机在加速时的反应、作业机的挂钩牵引效率及进行机组运动和受力分析等问题，都是非常重要的。

现有的大型农业作业机的重心测量，采用双支点升降的方式进行测量，存在的缺陷：双支点升降时同步控制困难、测量精度低。

发明内容

为了克服已有的作业机重心检测设备的同步控制困难、测量精度地的不足，本发明提供一种能避免同步控制、提高测量精度的小型作业机重心检测试验台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种小型作业机重心检测试验台，包括设备底座和称重台，在所述设备底座上安装第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构相互呈三角形，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构的上端与所述称重台的底部铰接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构均与驱动装置连接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构上设有称重传感器。

作为优选的一种方案：所述三角形为等腰三角形，所述第三升降机构位于所述等腰三角形的顶角位置，所述的驱动装置有两个，第一驱动装置连接所述第三升降机构，第二驱动装置连接第一升降机构和第二升降机构。

进一步，所述驱动装置为螺旋升降机，所述升降机构包括升降导柱和支撑导柱，所述升降导柱可上下滑动地安装在支撑导柱内，所述螺旋升降机的升降杆与所述升降导柱的底部连接，所述升降导柱的上端通过球铰与所述称重台的底部铰接。

或者是：所述驱动装置为液压油缸，所述升降机构包括升降导柱和支撑导柱，所述升降导柱可上下滑动地安装在支撑导柱内，所述液压油缸的升降杆与所述升降导柱的底部连接，所述升降导柱的上端通过球铰与所述称重台的底部铰接。

更进一步，所述的升降导柱呈管状，所述称重传感器安装在升降导柱的内腔，所述升降导柱内腔的上部设有上压块，所述升降导柱内腔的下部设有下压块，所述上压块与所述称重传感器的上端，所述称重传感器的下端呈半球形凸接头，所述下压块的上部设有半球形凹接口，所述半球形凹接口与所述半球形凸接口配合，所述称重传感器的下端与所述下压块的上部设有空行程，在所述下压块上安装销轴，在所述升降导柱的下部两侧设有销孔，所述销轴两端套装在销孔内，所述销孔内销轴的活动行程比所述空行程大，所述下压块的下端与升降杆连接。

本发明的技术构思为：重心检测时，三个支点通过升降机构同步上升10mm，保证传感器受力，且平台处于水平状态，测量并计算出平台质量和水平方向重心坐标，确定被测物体的初始位置；之后平台倾斜一定角度，测量单支点的测量值，并计算出重心的垂直坐标，最终得到重心的三维坐标，即根据重心运动定理可得：

\{\begin{matrix} x = \frac{N_{1} \cdot L_{d} - g \cdot x_{p} \cdot m_{p}}{m_{c} \cdot g} - a \\ y = \frac{L \cdot (N_{2} - N_{3}) - 2 \cdot g \cdot y_{p} \cdot m_{p}}{2 \cdot m_{c} \cdot g} - b \\ z = \frac{N_{1} \cdot L_{d} \cdot \cos θ - N_{1}' \cdot l - g \cdot z_{p} \cdot m_{p} \cdot \sin θ}{m_{c} \cdot g \cdot \sin θ} - c \end{matrix}

m_c，m_p为物体和平台的质量；

x_p，y_pz_p为支撑平台的重心坐标；

N₁，N₂，N₃分别为水平状态下三个称重传感器的测量值；

N₁’，l为倾斜状态下单支点升降推杆的作用力及其力臂；

L双支点之间的距离；

L_d单支点到双支点的距离；

θ支撑平台倾斜角；

a，b，c为被测对象的基准点在计算坐标系中的坐标值；

g为重力加速度。

称重***可以完成如下性能检测：整机重量；驱动轮轴重；重心位置确定(X-Y-Z)；静侧翻稳定性试验。

本发明的有益效果主要表现在：1)采用单支点升降进行侧倾，解决双支点升降时同步控制难的缺点；2)集测量小型作业机的质量、重心坐标于一体，且能实现动态数据测量、自动化程度高；3)适用于类似小型作业机这样质量较轻，形状复杂的物体，测量精度高。

附图说明

图1是实施例1的重心检测试验台的结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是实施例2的重心检测试验台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1

参照图1和图2，一种小型作业机重心检测试验台，包括设备底座1和称重台2，在所述设备底座1上安装第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构相互呈三角形，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构的上端与所述称重台2的底部铰接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构均与驱动装置连接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构上设有称重传感器3。

所述三角形为等腰三角形，所述第三升降机构位于所述等腰三角形的顶角位置，所述的驱动装置有两个，第一驱动装置连接所述第三升降机构，第二驱动装置连接第一升降机构和第二升降机构。

所述驱动装置为螺旋升降机4，所述升降机构包括升降导柱5和支撑导柱6，所述升降导柱5可上下滑动地安装在支撑导柱6内，所述螺旋升降机4的升降杆与所述升降导柱5的底部连接，所述升降导柱5的上端通过球铰7与所述称重台2的底部铰接。

所述的升降导柱5呈管状，所述称重传感器3安装在升降导柱的内腔，所述升降导柱内腔的上部设有上压块8，所述升降导柱内腔的下部设有下压块9，所述上压块8与所述称重传感器3的上端，所述称重传感器3的下端呈半球形凸接头，所述下压块的上部设有半球形凹接口，所述半球形凹接口与所述半球形凸接口配合，所述称重传感器3的下端与所述下压块9的上部设有空行程，在所述下压块9上安装销轴10，在所述升降导柱5的下部两侧设有销孔，所述销轴10两端套装在销孔内，所述销孔内销轴10的活动行程比所述空行程大，所述下压块9的下端与升降杆连接。

参照图1主要由螺旋升降机4、升降机构和称重台2等组成。所述称重***主要由三支点支撑，支点1和支点2、支点3的长度均为可调；工作时，先三支点共同上升10毫米，保证传感器受力，并称出总质量，同时算出重心在x-y平面的位置；之后，支点3上升，通过步进电机确定上升高度，通过支点3称重的变化，确定在z轴上的位置(全部支点可以采用步进电机驱动的方式)。

称重传感器3的上端与上压块8通过螺纹连接，其下端悬空但装有一个半球形的凸接头。螺旋升降机的升降杆与下压块9通过螺纹连接，下压块9的上端开有一个半球形的凹接口，下压块9上装有销轴10。升降导柱的下端开有一空心槽，销的伸出端刚好位于空心槽处，原始状态时，销位于空心槽的下端。随着螺旋升降机的上升，下压块9的半球形凹接口与传感器半球形的凸接头相接触，称重传感器3开始受力，此时销与空心槽的上端还有一段距离。螺旋升降机继续上升，升降导柱在与上压块8之间摩擦力的作用下也开始上升，如果摩擦力不足以使得升降导柱上升，此时，销的伸出端会推动升降导柱上升，整个过程中，升降导柱不受被测物体的重力，仅起到导向的作用。

本实施例的称重过程：螺旋升降机使得升降杆做上下运动，螺旋升降机采用梯形丝杆副与高精度蜗轮蜗杆副将步进电机的旋转运动转化为螺旋升降机内升降杆的上下运动，梯形丝杆具有自动锁定功能，既使没有制动装置也可保持载重，三个支点通过螺旋升降机和升降机构同步上升一段距离，保证传感器受力，且平台处于水平状态，此时即可得到被测物的质量。

驱动轮轴重试验：作业机的着地点(与地面接触的部分)包括驱动轮和旋耕刀具，所谓驱动轮轴重试验即将驱动轮放置在重心检测平台上，而旋耕刀具放置在平台外，检测平台水平状态时检测到的重量即为驱动轮轴重数据，该数据与作业机的土壤附着能力有关。

静侧翻稳定性试验：将作业机完整的安放在重心检测平台上，一端用绳索与试验台的一处固定，并留有一段活动长度。随着试验台平台的倾斜，作业机最终会倾覆，作业机倾覆状态时对应的平台角度即可表征作业机的静侧翻稳定性。

实施例2

参照图3，本实施例的驱动装置为液压油缸11，所述升降机构包括升降导柱5和支撑导柱6，所述升降导柱5可上下滑动地安装在支撑导柱6内，所述液压油缸11的升降杆与所述升降导柱5的底部连接，所述升降导柱5的上端通过球铰7与所述称重台2的底部铰接。

本实施例的其他结构和工作过程与实施例1相同。

Claims

1.一种小型作业机重心检测试验台，包括设备底座和称重台，其特征在于：在所述设备底座上安装第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构相互呈三角形，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构的上端与所述称重台的底部铰接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构均与驱动装置连接，所述第一升降机构、第二升降机构和第三升降机构上设有称重传感器，

支点是三个升降机构的上端与称重台底部的铰接点，单支点是第三升降机构的上端与称重台底部的铰接点，双支点是第一升降机构的上端、第二升降机构的上端分别和称重台底部的铰接点；三个支点通过升降机构同步上升，保证传感器受力，且称重台处于水平状态，测量并计算出称重台质量和水平方向重心坐标，确定被测物体的初始位置；之后称重台倾斜设定角度，测量单支点的测量值，并计算出重心的垂直坐标，最终得到重心的三维坐标，即根据重心运动定理得：

m_c，m_p为物体和称重台的质量；

x_p，y_p， z_p为称重台的重心坐标；

N₁为水平状态下单支点升降机构上的称重传感器的测量值，N₂，N₃分别为水平状态下双支点升降机构上的两个称重传感器的测量值；

N₁’，l为倾斜状态下单支点升降推杆的作用力及其力臂；

L为双支点之间的距离；

L_d为单支点到双支点连线的距离；

θ为称重台倾斜角；

a，b，c为被测对象的基准点在计算坐标系中的坐标值；

g为重力加速度。

2.如权利要求1所述的小型作业机重心检测试验台，其特征在于：所述三角形为等腰三角形，所述第三升降机构位于所述等腰三角形的顶角位置，所述的驱动装置有两个，第一驱动装置连接所述第三升降机构，第二驱动装置连接第一升降机构和第二升降机构。

3.如权利要求2所述的小型作业机重心检测试验台，其特征在于：所述驱动装置为螺旋升降机，所述升降机构包括升降导柱和支撑导柱，所述升降导柱可上下滑动地安装在支撑导柱内，所述螺旋升降机的升降杆与所述升降导柱的底部连接，所述升降导柱的上端通过球铰与所述称重台的底部铰接。

4.如权利要求2所述的小型作业机重心检测试验台，其特征在于：所述驱动装置为液压油缸，所述升降机构包括升降导柱和支撑导柱，所述升降导柱可上下滑动地安装在支撑导柱内，所述液压油缸的升降杆与所述升降导柱的底部连接，所述升降导柱的上端通过球铰与所述称重台的底部铰接。

5.如权利要求3或4所述的小型作业机重心检测试验台，其特征在于：所述的升降导柱呈管状，所述称重传感器安装在升降导柱的内腔，所述升降导柱内腔的上部设有上压块，所述升降导柱内腔的下部设有下压块，所述上压块与所述称重传感器的上端通过螺纹连接，所述称重传感器的下端呈半球形凸接头，所述下压块的上部设有半球形凹接口，所述半球形凹接口与所述半球形凸接口配合，所述称重传感器的下端与所述下压块的上部设有空行程，在所述下压块上安装销轴，在所述升降导柱的下部两侧设有销孔，所述销轴两端套装在销孔内，所述销孔内销轴的活动行程比所述空行程大，所述下压块的下端与升降杆连接。