单人林业挖坑机测试装置设计
46页 15000字数+说明书+单片机程序+13张CAD图纸【详情如下】
单人林业挖坑机测试装置设计论文.doc
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摘要
挖坑机动态力学参数(扭矩和入土阻力)与其影响因素(钻头转速、钻头进给速度、土壤质地、土壤硬度、土壤湿度)以及工作部件结构参数之间的关系，是一项重要的基础理论研究。测试装置是进行研究的必备条件，为此需要自行研制挖坑机动态力学参数室内测试装置。该测试装置能根据测试要求，改变各影响因素值,采用传感器电测方法，通过采集系统，在挖坑作业全过程中，实现对力学参数的动态实时记录，在营林机械有关挖坑机研究领域是一项创新。
挖坑机钻头的几何参数和工况范围，以及它们之间的组合，对挖坑机的工作质量和功率消耗有着极大的影响。多年来，人们除对挖坑机的生产效率、振动和噪声等指标进行测试和研究外，还对工作部件的结构参数、工作参数及土壤状况对机器性能的影响等作过一定程度的研究。因为挖坑机是一种土壤作业机械，工作对象是土壤,机器性能的优劣与其工作部件和土壤间相互作用关系有关,即受工作部件的结构参数、作业参数及土壤状况等多种因素影响。因此，进行挖坑机工作部件与土壤间相互作用关系的研究是十分重要而有意义的一项基础研究。
关键字：挖坑机，测试装置，动态力学参数，测试
目录
第一章 绪论1
1.1引言1
1.2 国内外挖坑机的研究现状与分类、设计要求1
1.2.1 国内外挖坑机的研究现状1
1.2.2 挖坑机的分类与设计要求7
1.3设计小型挖坑机性能测试系统的必要性及目的、意义8
1.3.1 设计小型植树造林挖坑机性能测试系统的必要性8
1.3.2 课题研究的目的和意义8
第二章 测试装置总体设计比较和选择10
2.1总体方案的确定10
2.2性能测试装置系统各组成部件的比较和选择10
第三章 系统各组件设计13
3.1 机构部分13
3.2 土壤槽28
3.3电测装置30
第四章 性能测试实验36
4.1 扭矩传感器测试实验36
4.2 转速传感器测试实验37
4.3 拉压力传感器测试实验37
第五章 总结与展望39
致谢40
参考文献41
附录42
国内的一些林业高等院校和科研院所对挖坑机进行了一些研究分析，关于挖坑机的论文大约有几十篇，涉及钻头升土理论及钻头临界转速的研究、钻头螺旋面强度的分析以及螺旋升角的选择问题，还得出了在不同条件下的挖坑机的动态力学参数，指出了钻头转矩的主要影响因素，对挖坑机的一些结构参数的确定起到了指导作用，为国内挖坑机的优化设计提供理了论支持。其中北京林业大学的刘会敏、茅也冰、王乃康教授进行过对于单人挖坑机的测试装置进行了深入研究，利用先进的测试手段,通过电测方法和计算机数据采集系统进行试验，搞清挖坑机的动态力学参数(如钻头的工作扭矩和入土阻力等)与工作装置结构参数(如钻尖型式、刀片型式与角度、螺旋翼片型式与升角等)、作业参数(如钻头转速、进给速度等)，以及土壤条件(如土壤质地、土壤湿度、土壤硬度等)的相互作用关系，并从相互作用的普遍性原则出发，建立定量化的数学模型，这将对挖坑机的结构参数、作业参数的优化设计、生产率和机器适用性的提高起到重要作用。
1.3.2 课题研究的目的和意义
挖坑机钻头的几何参数和工况范围，以及它们之间的组合，对挖坑机的工作质量和功率消耗有着极大的影响。多年来,人们除对挖坑机的生产效率、振动和噪声等指标进行测试和研究外,还对工作部件的结构参数、工作参数及土壤状况对机器性能的影响等作过一定程度的研究。因为挖坑机是一种土壤作业机械,工作对象是土壤,机器性能的优劣与其工作部件和土壤间相互作用关系有关,即受工作部件的结构参数、作业参数及土壤状况等多种因素影响. 因此,进行挖坑机工作部件与土壤间相互作用关系的研究是十分重要而有意义的一项基础研究。
挖坑机是一种整地挖坑作业机械，通过钻头的旋转和向下进给来完成对土壤的加工处理，使土壤达到人们要求的状态。而土壤的最终状态与钻头的结构形状、作业参数及土壤的初始状态有着相互作用关系。
为了深入研究以上各参数间的定量关系，合理选择和确定设计参数，利用先进的测试手段，通过电测方法和计算机数据采集系统进行试验，搞清挖坑机的动态力学参数（如钻头的工作扭矩和入土阻力等）与工作装置结构参数（如钻尖型式、刀片型式与角度、螺旋翼片型式与升角等）、作业参数（如钻头转速、进给速度等）,以及土壤条件（如土壤质地、土壤湿度、土壤硬度等）的相互作用关系，并从相互作用的普遍性原则出发,建立定量化的数学模型是非常必要的。它必将对挖坑机的结构参数、作业参数的优化设计、生产率和机器适用性的提高起到重要作用。
挖坑机钻头旋转工作时，受到众多阻力的影响，包括钻尖切土阻力、刀片切土阻力、土壤升运阻力等。这些阻力综合表现为钻头工作时所受阻扭矩的大小。故采用装在变速电机与钻头轴箱之间的动态扭矩传感器测得该扭矩。另外，钻头向下作进给运动时，钻头受到土壤的入土阻力，可以通过装在进给运动的两条传动链上的两个拉压传感器测得。扭矩和入土阻力受多种因素影响，在什么情况下使钻头转速、转矩和进给速度、向下的压力达到最佳值,即为本次研究的重点。
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