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滚珠丝杠传动的土壤圆锥指数仪设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-07-18  浏览次数:66   传动(http://cd.hartcen.com)整理报道
核心提示:滚珠丝杠传动的土壤圆锥指数仪设计设计了一种应用滚珠丝杠传动、直流电动机驱动的恒速( 30 mm/ s) 土壤圆锥指数测量装置。将电动机驱动滚珠丝杠传动方式应用于土

滚珠丝杠传动的土壤圆锥指数仪设计
设计了一种应用滚珠丝杠传动、直流电动机驱动的恒速( 30 mm/ s) 土壤圆锥指数测量装置。将电动机驱动滚珠丝杠传动方式应用于土壤参数测量装置, 具有较高的运行控制精度和机械传动效率。在机电一体化设计方面, 研制的专用微控制器既负责协调土壤坚实度信息与纵向行进深度动态信息的实时获取和运行状态监控,又同时与GPS 模块和PDA 连接。充分利用PDA 提供的软硬件资源, 可实现农田数据的大容量存储和智能化信息处理。田间试验表明, 该仪器具有较高的可靠性和实用性。

国际上通常采用圆锥指数CI(cone index)来定量刻画土壤压实程度 , 相应的专用测量装置称为土壤圆锥指数仪。目前常见的土壤圆锥指数测量装置可分为3 种:

①重锤冲击式土壤圆锥指数仪 ,其原理是将质量已知的重锤沿一定高度下落冲击圆锥杆, 由于受冲击圆锥进入土壤的深度与CI 具有确定的函数关系, 故可由贯入深度换算出CI。这种方法不仅工作效率低, 而且测量精度相对较低。

②依靠人力控制实现恒速贯入的简易式圆锥指数仪。
③电动机驱动/ 恒速贯入的圆锥指数仪。

恒速贯入工作方式的圆锥指数仪通常称为静态圆锥指数仪, 而重锤冲击式土壤圆锥指数仪则称为动态圆锥指数仪。对于耕作农田, 其圆锥指数变化范围通常在0~715N/mm2 之间, 依靠人力控制实现恒速贯入并非易事, 它取决于操作者的经验与体力。

如果恒速贯入条件不能得到保证, 伴随着加/ 减速度产生的反作用力将在一定程度上影响圆锥指数仪测量结果。本文研制一种电动机驱动的圆锥指数仪, 采用滚珠丝杠的传动方式, 它能满足ASAE推荐的恒速标准(30mm/s) 。

1.测量系统设计
①机械结构与工作原理
②电动机功率确定与选型
③深度传感器
④测量与控制单元设计
⑤系统能耗分析

2.压力传感器动态标定

3.田间试验
从可靠性试验的角度看, 本仪器近千次的连续工作并不算多, 但初步表明了这种精密滚珠丝杠传动结构的圆锥指数仪在应用上能够经受考验, 控制单元结合PDA 数据采集器的机电一体化设计方案是合理的。

 
 
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