鉴定文件之七中国农业大学工学院Word下载.docx
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(4)数据处理功能:
试验中,自动完成数据的测试和采集,并上传至中央控制室里的上位机,最终形成报表。
(5)无线数据传输功能:
上位机与下位机之间的命令和数据传送,均用无线网络实现传输。
三、主要技术指标
土槽总体尺寸(长
宽
深):
46m
2.0m
1m(其中土壤深度约0.6m);
台车总体尺寸(长
高):
2.5m
2.4m
1.8m(不包括土槽高度);
台车总重:
约1000kg;
牵引电机功率:
55kW,1500r/min直流电机(无级调速);
台车牵引速度:
0.3km/h~10km/h
最大台车牵引力:
1000kg;
动力输出轴电机功率:
30kW,1500r/min直流电机(无级调速);
动力输出轴转速及扭矩:
低速挡50r/min~540r/min;
530N·
m;
高速档100r/min~1000r/min;
350N·
悬挂小车机械提升力:
800kg;
机械提升行程:
40cm;
横移行程:
80cm;
液压泵驱动电机功率:
11kW
额定液压提升力:
液压提升行程:
34cm;
旋涡气泵系统:
负压=20KPa,正压=27KPa
四、结构与工作原理
1、试验台构成
土槽试验台主要由土槽、轨道、试验台车、无级调速牵引系统、无级调速动力输出轴驱动系统、各种传感器、上下位机测控系统、无线传输系统、拖链供电系统、土壤水分调节系统及液压系统等组成。
2、试验台工作原理
(1)牵引部分:
固定于土槽一端的牵引电机驱动减速机,通过两套链条传动系统,带动台车与被测工作部件或机具在轨道上往返运行。
通过对运行速度的控制使台车按设定的速度运行,满足试验对速度的需求。
通过计算机控制,更可实现速度的动态连续模拟试验。
土槽两端安装了两个光电开关,将土槽分为两个缓冲区和一个测试区(如图1所示)。
图1土槽试验台分区示意图
试验开始时,台车从缓冲区出发,逐渐加速到所需前进速度、动力输出轴转速和耕深,到达起始位置时,系统自动开始采集数据(每前进20cm采集一组数据),直到结束位置时停止数据采集。
同时台车和动力输出轴停止运行,一次试验完成。
(2)动力输出轴部分:
动力输出轴驱动电机安装在台车上,经过变速箱变速后,驱动动力输出轴转动,从台车两侧输出,连接驱动部件。
其中一端(位于台车东侧)主要用于驱动土壤恢复设备,另一端用于驱动被测部件(位于台车西侧,该侧装有动力输出轴转速和扭矩传感器)。
通过对其运转速度的控制使动力输出轴按设定的转速运行,满足试验对转速的需求。
通过计算机控制,更可实现转速的动态连续模拟试验。
变速箱设置有高速档、低速挡和空档三个档位,如图2所示。
图2:
变速箱档位图
(3)六分力悬挂部分:
被测机具一般悬挂在六分力门架上,通过该门架机构,可以测出机具作业时的三维空间受力和扭矩。
该门架机构由两台电机驱动,可在台车上作横向与垂直运动,可进行被测机具换行和耕深控制。
通过计算机控制,更可实现耕深的动态连续模拟试验。
土壤水分和坚实度计也固定在该机构上,通过对台车的运行距离和垂直距离的控制,还可实现土壤水分和坚实度的定点、定深度自动测量。
(4)液压悬挂部分:
该部分为通用的三点悬挂结构,土壤恢复装置一般悬挂在该部分。
土壤恢复装置有:
旋耕机、刮平机、深层压实机和浅层压实机,可根据不同需要悬挂不同的机器,并可随横移台车横向移动。
液压阀有上升、下降和浮动三个档位(如图3所示),可以实现悬挂机具的上升、下降和浮动三种工作状态。
图3:
液压阀档位图
液压系统还设置有恒压输出分支(台车两侧均有输出),添加附加装置,可进行支撑轮等试验。
(5)气压系统:
台车上安装有一台旋涡式风机,提供正、负气压,可进行需要提供气压的农机具试验,如播种机等。
(6)电控系统:
由直流电机调速柜、固定控制柜、移动控制柜、移动按钮盒、遥控器、上位机、下位机、无线通讯装置、各种传感器等组成。
可实现手动控制和自动控制切换、试验数据自动采集、自动形成试验报表、遥控器紧急停车等功能。
配合模块化控制软件,实现了智能化工况模拟试验。
即在一次试验行程中,可以连续改变牵引速度(或耕深、或动力输出轴转速),得到不同工况下的试验数据。
五、试验台的检查与调整
1、严禁明火,设备检查前切断所有的电源开关。
2、土槽内不得有大的硬物或长的易缠绕物品,以免运行时硬物损伤设备或缠入设备发生故障,甚至伤害到周边人员。
3、驱动电机和传动机构、台车、台车轨道、丝杠、升降导柱、驱动链条等处禁止放置物品。
4、试验前检查驱动链是否张紧,驱动链过松,易导致链条在链轨中上下左右扭曲,甚至会发生跳链轨的情况。
驱动链的张紧,可通过土槽东侧的张紧螺栓调节。
当张紧螺栓调到底链条还不够紧时,可去掉一节链条。
5、累计运行200小时左右,应检查链轨内污垢情况,若污垢过多,则需清除,并添加新的润滑油,否则将影响牵引系统运行效果并加快链条磨损。
6、检查电线是否裸露,电线附近若有机油、液压油、灰尘、垃圾等杂物有可能引起火灾,因此作业前必须清理干净。
7、升降、横移丝杠、主传动轴承等处,每运行100个小时或视空气湿度情况加注或涂抹黄油,以起润滑和防锈的作用。
驱动链、升降导轨等定时加注机油,电线附近溢出的机油、液压油等必须完全擦干净。
8、拆下的工作部件等检查后须及时安装回原处。
9、定时检查电器柜是否受潮、连接线是否受损、各行程开关(升降、水平位移限位;
台车位置)与感应片之间的距离是否合适。
10、试验时,试验人员和参观人员应与运动部件之间保持足够的安全距离。
11、注意室内通风。
六、试验台的操作和使用方法
控制系统可切换为“手动”状态或“自动”状态。
“手动”状态时,操作人员可通过台车上的移动控制柜按钮盒、中央控制室固定控制柜上的按钮控制各种运行状态,主要用于台车临时移动、悬挂机具、试验台维修等;
“自动”状态时,操作人员在控制中心通过上位机发出指令进行试验。
注意:
操作和使用试验台时务必进行运转前检查!
(一)、手动操作模式
1.固定控制柜
首先合上中央控制室的总电源开关,再合上固定柜及移动柜内的各空气开关,固定柜及移动柜上的电压表均应指示为380V电压。
a.牵引电机调速柜的操作
牵引电机调速柜操作面板如图4所示。
将“手动/自动”切换开关扳至“手动”位置;
将速度调节钮旋至“0”位;
按下“合主接触器”按钮,主接触器吸合,指示灯“主接触器合”、“冷却风机运行”亮,此时直流电机已做好准备,等待启动命令。
图4:
牵引电机调速柜面板布置图
待确认轨道上没有杂物,且台车可以安全运行时(注意:
一般情况下,如果不测土壤水分和坚实度,请将水分和坚实度传感器探头拆下,防止台车垂直部分下移时台车运动,造成探头损坏),按下“启动”钮,顺时针慢慢旋动速度调节钮,牵引电机将慢慢启动,逐渐加速;
逆时针慢慢旋动速度调节钮,牵引电机将逐渐减速;
运行方向由“正传/反转”开关控制,由西向东运行为正转,由东向西运行为反转。
按下“制动停机”钮,台车迅速停止运行;
按下“惯性停机”钮,台车靠惯性慢慢停止运行。
待牵引电机完全停稳后,如果不再运行,请先将速度调节钮旋至“0”位,再按下“分主接触器”按钮,主接触器分断。
不要用按下“分主接触器”按钮的方式停机!
b.动力输出轴电机调速柜的操作
动力输出轴电机调速柜操作面板如图5所示(同牵引电机调速柜)。
图5:
动力输出轴电机调速柜面板布置图
待确认动力输出轴可以安全运行时(注意:
试车时先选择低速挡运行,没有问题再选择高速档运行),按下“启动”钮,顺时针慢慢旋动速度调节钮,动力输出轴电机将慢慢启动,逐渐加速;
逆时针慢慢旋动速度调节钮,动力输出轴电机将逐渐减速;
运行方向由“正传/反转”开关控制。
按下“制动停机”钮,动力输出轴迅速停止运转;
按下“惯性停机”钮,动力输出轴靠惯性慢慢停止运转。
c.固定控制柜的操作
固定控制柜操作面板如图6所示
在牵引电机或动力输出轴电机运行时,如果发生紧急情况需要停机,可以按下该柜“急停”钮,紧急停止电机的运行(效果和按下遥控器上的急停钮一样)。
面板上其他三个旋钮为备用钮,
2.移动柜
移动柜的按钮盒面板如图7所示
图6:
固定控制柜面板布置图
将“手动-自动”旋钮扳至手动位,移动柜即为手动控制模式。
确认台车上没有杂物,不影响台车运行后,方可试车。
图7:
移动柜按钮盒面板布置图
按下“南移”钮,台车上横向移动的部分向南平移,“平移指示”灯亮,放开此钮,横移停止,“平移指示”灯灭;
一直按着此钮不放,台车将持续南移,直到南限位开关作用,横移停止。
同样,按下“北移”钮,台车上横向移动的部分向北平移,“平移指示”灯亮,放开此钮,横移停止,“平移指示”灯灭;
一直按着此钮不放,台车将持续北移,直到北限位开关作用,横移停止。
按下“上升”钮,台车上垂直移动的部分向上移动,“升降指示”灯亮,放开此钮,上升停止,“升降指示”灯灭;
一直按着此钮不放,台车将持续上升,直到上限位开关作用,上升停止。
同样,按下“下降”钮,台车上垂直移动的部分向下移动,“升降指示”灯亮,放开此钮,下降停止,“升降指示”灯灭;
一直按着此钮不放,台车将持续下降,直到下限位开关作用,下降停止。
按下风机“启动”钮,旋涡风机启动,“风机指示”灯亮;
按下风机“停止”钮,旋涡风机停止,“风机指示”灯灭。
按下液泵“启动”钮,液压泵电机启动,“液泵指示”灯亮;
操作液压阀手柄,可以控制台车上三点悬挂装置的液压油缸处于上升、下降和浮动三种状态。
按下液泵“停止”钮,液压泵电机停止,“液泵指示”灯灭。
将“扭矩仪”旋钮扳至“开”位,动力输出轴的扭矩与转速传感器电源接通,做好了测量准备。
测量完毕,请将“扭矩仪”旋钮扳至“关”位,关断扭矩传感器电源,延长传感器的使用寿命。
将“测力仪”旋钮扳至“开”位,六分力传感器电源接通,做好了测量准备。
测量完毕,请将“测力仪”旋钮扳至“关”位,关断六分力传感器电源,延长传感器的使用寿命。
将“土壤仪”旋钮扳至“开”位,激光传感器电源接通,做好了测量准备(水分与坚实度仪均有独立的电源开关控制,测量时请打开,用完请关闭)。
测量完毕,请将“土壤仪”旋钮扳至“关”位,关断激光传感器电源,延长传感器的使用寿命。
3.遥控器
遥控器按钮盒面板如图8所示。
图8:
遥控器面板
控制柜上电时,必须先按下“start”钮激活遥控器(手动、自动时均需此操作),系统才能运行。
按钮盒上的两个按钮“E-stop”钮为紧急停止按钮,在“手动”或“自动”控制模式下,按下此钮,均可紧急停止牵引电机和动力输出轴电机的运转。
拉开“拉线急停”后,也能紧急停止牵引电机和动力输出轴电机的运转,且系统退回到上电状态,如需继续运行,必须重新激活遥控器,按下“start”钮。
(二)自动控制模式
将直流调速柜、固定柜、移动柜均切换到“自动”状态。
自动状态时,柜面上的绝大部分按钮均不起作用(除固定柜上“急停”钮、移动柜按钮盒上的“风机”启停钮、“液泵”启停钮及各传感器的电源开关外),控制系统只接受上位机控制。
按遥控器上的“start”钮,激活遥控器;
放开固定柜上的“急停”钮(如果是压下状态,顺时针旋转其红色的蘑菇头,急停钮自动弹起),在中央控制室即可进行全自动的土槽试验。
打开上位机,点击(如无特殊说明,“点击”均表示“鼠标左键单击”)桌面“土槽试验系统”图标,上位机运行控制程序,如图9所示。
图10:
功能选择界面
图9:
上位机主界面
点击“进入系统”,显示界面如图10所示。
可在此界面上进行“试车”、“土壤参数测量”、“性能试验”、“旋耕试验”“返回主界面”等功能的选择。
1.试车
单击“试车”,系统进入试车界面,如图11所示。
可在此界面进行“牵引及动力输出轴运行”、“台车横移及升降运行”的单项运行试车。
可在此模式中,挂接不同的设备,进行“土壤恢复”作业。
图11:
试车主界面
a.牵引及电力输出轴运行试车
单击“牵引及动力输出轴运行”项,进入该项试车界面,如图12所示。
图12:
牵引及动力输出轴试车界面
在图12中的“牵引”区域,可进行台车的牵引试车。
双击“输入台车速度”栏的参数“x.x”,弹出变量设置框,如图13所示,进行台车的运行速度设置,单位:
km/h。
输入速度后,点击“确定”返回(注:
界面内所有参数设置均是如此操作,下面同样情况不再赘述)。
图13:
参数设置框
确认轨道上没有杂物,台车可以安全运行后,按下“台车向东”按钮,台车即按设定的速度向东运行(因无线通讯可能会稍有延时才启动,属正常。
下同),放开此钮台车停止运行;
按下“台车向西”按钮,台车即按设定的速度向西运行,放开此钮台车停止运行。
在动画演示区里,动画模拟台车运行,并显示台车运行速度和位移量,
在图12中的“动力轴”区域,可进行动力输出轴试车。
首先选择档位,按下“高速档”钮为高速档,按下“低速挡”钮为低速挡;
同时在台车上将动力输出轴变速箱扳至相应的档位(见图2);
双击“输入动力轴转速”栏的参数“x.x”,设置转速。
确认动力输出轴可以安全运行后,按下“动力轴运行”钮,动力输出轴按设定的转速运转;
按下“动力轴停止”钮,动力输出轴停止运转。
试车完毕,按“退出”钮,计算机返回到上一级界面(如图11)。
b.台车横移及升降运行试车
在试车界面(如图11),单击“台车横移及升降运行”项,进入台车横移及升降运行界面,如图14所示。
在该界面,可以进行台车的横移和升降运行。
按下“台车向南”钮,点动控制台车向南运行,直到南限位开关动作;
按下“台车向北”钮,点动控制台车向北运行,直到北限位开关动作;
按下“台车上升”钮,可以点动控制台车向上运行,直到上限位开关动作;
按下“台车下降”钮,点动控制台车向下运行,直到下限位开关动作。
台车横移时,必须保证没有移动部件插入土壤里,否则会损坏该部件。
台车横移或升降时,动画演示区里,动画模拟台车的移动,并显示台车的移
图14:
台车横移及升降试车界面
动和升降距离。
按“退出”钮,计算机返回到上一级界面。
2.土壤参数测量
图15:
土壤参数测量界面
用手动模式将台车移至西侧的缓冲区(在“土壤参数测量”和“性能试验”中,每次测量前均需将台车移到此位置)。
在图10界面,点击“土壤参数测量”,系统进入“土壤参数测量”界面,如图15所示。
该部分可测:
土壤的坚实度和含水率、土壤的平整度和蓬松度。
a.坚实度和含水率测量
点击“土壤坚实度和含水率测量”钮,进入“土壤坚实度和含水率测量”界面,如图16所示。
图16:
土壤坚实度和含水率测量界面
首先进行台车速度设置,方法同前所述。
在“坐标设置”区域,设置采样点坐标。
一般选择坐标如下表(坐标原点设在测区的西北角):
西-东向坐标(单位:
mm)
北-南向坐标(单位:
2000
100
800
10000
400
18000
在“测量深度设置”区域,设置每个测点的测量深度值,一般选取测量深度值为:
50mm、100mm、150mm、200mm四个值,同时设置“有效测深个数”为4;
如只测2个深度,设置“有效测深个数”为2,计算机自动选取“测量深度”设定值的前两个值为有效值。
安装土壤坚实度和含水率传感器,并在移动按钮盒上打开仪表电源。
为保证水分与坚实度探针的入土深度,先用手动模式,在现场将测试台车下降至探针刚好接触土壤表面(即零深度)。
然后切换至自动方式,并在该界面(图16)上设好参数,点击“开始”钮,系统将启动台车运行至设定的坐标点,自动完成各设定深度的坚实度和含水率测试。
动画演示区里,动画模拟台车的移动,并显示台车的移动距离。
测试完成后,按“停止”钮(测试完成后请关闭仪表电源,拆下传感器,避免在进行性能试验时损坏传感器)。
按“报表”钮,显示测量报表如图17。
图17:
土壤坚实度和含水率测量报表
按“刷新”钮,下位机自动上传数据(如果一次刷新不能完成所有数据上传,可再按一次。
下同)。
按“导出”钮,可将报表导出为excel文件,供分析、存储。
b.平整度和蓬松度测量
在土壤参数测量界面(图15),点击“土壤平整度和蓬松度测量”钮,进入“平整度和蓬松度测量”界面,如图18所示。
首先进行台车速度设置,方法同上(建议设置为2km/h),并在移动按钮盒上将激光传感器电源开关扳至“开”位(测试完成后请关闭该电源,以延长仪表使用寿命)。
点击“开始”钮,系统自动启动台车按设定速度运行,一边前进一边来回横移,带动激光传
图18:
土壤平整度和蓬松度测量界面
感器一边前进,一边水平移动,扫描土壤的高度,进入测区后,系统自动采集数据,直到台车驶出测区,台车停止运行。
动画演示区里,动画模拟台车的移动,并显示台车的移动距离和速度。
测试完成后,按“停止”钮(测试完成后请关闭激光传感器电源,以延长器使用寿命)。
按“报表”钮,显示测量报表如图19。
图19:
土壤平整度和蓬松度测量报表
在界面的右上角,先选择本次测量为“耕前”或“耕后”测量,然后按“刷新”钮,下位机自动上传数据,填入报表的相应位置。
进行耕前平整度测量后,上位机只要没有退回到桌面,控制系统即使进行性能试验或其他测试后,再进行耕后平整度测量,系统都能保存耕前平整度数据。
根据试验要求,应该在土壤恢复完成后测量一次耕前平整度,选择“耕前”刷新报表;
然后进行试验;
试验完成后再测量一次耕后平整度,选择“耕后”再次刷新报表;
导出报表;
在报表中,手工填入性能试验时的耕深,报表自动计算出土壤蓬松度参数。
3.性能试验
图20:
性能试验界面
在图10界面,点击“性能试验”,系统进入“性能试验”界面,如图20所示。
根据不同的试验机具,进行试验参数设定。
图21:
速度设定
台车速度设定(如图21):
在“台车速度设定”区域,根据试验要求,选择台车速度(建议速度选择小于5km/h);
可以在一次行程中最多设置5段速度,如1.0km/h、2.0km/h、3.0km/h、4.0km/h、5.0km/h,并将“分段数”设为5。
在性能试验时,控制系统自动将测区分为5段,在第一段测区台车按1.0km/h速度运行,第二段测区台车按2.0km/h速度运行……。
这样在一次行程中可以得到5中不同速度下的试验数据,提高试验效率(即“智能化工况模拟试验”)。
如果只需要一种速度进行试验,只要将“分段数”设为1,控制系统自动选取第一个速度为整个测区内的速度。
用同样方式进行“耕深设置”和“动力输出轴转速设置”。
在“动力输出轴转速设置”中,配合台车上变速箱的转速高低档位,进行“高速/低速”钮的选择;
如果被测机具不需要动力输出轴驱动,可用“有效/无效”钮将其设为无效即可。
在一次行程中,台车速度、耕深、动力输出轴转速最多只能有一种参数可以设为多段方式,其他两种参数为一段方式。
当悬挂好机具,准备开始试验时,先用手动模式将台车移到西侧缓冲区,下降机具,使其刚好接触土壤,系统自动读取零耕深时的状态值,作为零耕深基准。
确认是否已将水分和坚实度传感器拆下。
按“开始”钮,系统自动进行性能试验:
台车启动前进,同时下降机具高度、启动动力输出轴驱动电机(如果其设为“有效”),使其在到达测区时,三者均达到设定值,系统开始自动采集数据,直到台车驶出测区,台车停止运行。
动画演示区里,动画模拟台车的移动,并显示台车的移动距离、速度、耕深、转速、扭矩等参数。
测试完成后,按“停止”钮
按“报表”钮,显示测量报表如图22.
图22:
性能试验报表
4.旋耕试验
图23:
旋耕试验界面
在图10界面,点击“旋耕试验”,系统进入“旋耕试验”界面,如图23所示。
该试验是根据设定的数据采集周期进行数据采集,区别与“性能试验”中根据台车行驶距离进行数据采集模式。
界面中,“数据采集周期”设置范围为100~300ms;
根据不同的试验机具,进行该参数的设定。
其他的设置,如“台车速度设置”、“耕深设置”、“动力输出轴转速设置”均与“性能试验”界面相同。
按“开始试验”钮,系统自动进行旋耕试验:
台车启动前进,启动动力输出轴驱动电机,同时下降机具高度,使其在到达测区时,三者均达到设定值。
进入测区后,操作员根据土槽内土壤的实际情况,点击“开始采样”,系统开始自动采集数据,直到采集100组数据,台车自动停止工作。
按“报表”钮,显示测量报表如图24.
图24:
旋耕试验报表
5.退出控制系统
在图10界面点击“返回主界面”,系统退出,返回到图9界面。
(三)吊车的使用
在土槽的东侧,安装有一台电动葫芦,用于土壤恢复设备或试验机具挂接到台车上时使用,最大起吊重量为700kg。
电动葫芦由一个按钮盒单独控制,可进行升、降和南、北平移操作。
电动葫芦在使用时应注意以下几点:
1.由于试验室高度有限,