[發明專利]一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 201710156698.X
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN107063680B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 楊洲;張倩倩;段潔利;王臻杰;劉志翔;楊培君
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02;G01M13/028
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，自激振動式旋耕類刀片包括安裝于刀軸上的自激振動裝置、固定安裝于自激振動裝置上的刀片，其特征在于：自激振動裝置包括軸承座、旋轉軸、扭梁、螺柱、支座、刀軸安裝座，旋轉軸轉動式安裝于軸承座內且相對于軸承座正反向自轉振動，扭梁固定在旋轉軸的上端，支座下端通過螺柱上下平移式安裝在軸承座上，支座上端通過刀軸安裝座擺動式安裝于刀軸上；自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置包括電源、振動測量模塊、位姿測量模塊、壓力測量模塊、數據采集模塊、數據處理模塊；用于測量刀片三個空間移動自由度的加速度數據的振動測量模塊、用于測量刀片繞三個空間移動自由度轉動的角度數據的位姿測量模塊均安裝在扭梁上；用于測量刀片受力的壓力測量模塊安裝于刀柄的端面；用于采集刀片的振動數據、位姿數據和受力數據的數據采集模塊安裝于自激振動裝置內，數據在數據采集模塊和數據處理模塊之間通過無線傳輸。

2.根據權利要求1所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：還包括頂桿，旋轉軸的刀片安裝端開設有容納刀柄的溝槽，刀柄伸入旋轉軸的刀片安裝端的溝槽，通過銷軸將旋轉軸、刀片連接，頂桿一端固定在刀柄的端部，另一端固定在旋轉軸的溝槽的端部，從而限制刀片繞銷軸轉動。

3.根據權利要求2所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：頂桿數量為兩個，壓力測量模塊為壓力傳感器，在頂桿固定在旋轉軸的溝槽一端的端面均安裝壓力傳感器。

4.根據權利要求1所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：振動測量模塊用于測量扭梁在X軸、Y軸、Z軸的加速度數據，位姿測量模塊用于測量R_x、R_y、R_z三個自由度的角度數據；X軸為刀軸安裝座的中心軸線方向，Y軸為刀軸的中心軸線方向，Z軸與X軸、Y軸均垂直。

5.根據權利要求1所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：數據采集模塊安裝在支座上，數據采集模塊包括用于將模擬信號轉換為數字信號的信號轉換組件及無線發射模塊，信號轉換組件包括信號放大器、模數轉換模塊、單片機、存儲芯片，振動測量模塊、位姿測量模塊、壓力測量模塊和信號放大器連接，信號放大器和模數轉換模塊連接，單片機分別與模數轉換模塊、存儲芯片和無線發射模塊連接，所有模塊集成于電路板上，由電路板上電源供電。

6.根據權利要求5所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：數據處理模塊包括無線接收模塊、數模轉換模塊和上位機軟件，無線接收模塊接收到無線發射模塊傳送的數據后，數據經數模轉換模塊、上位機軟件處理后還原成傳感器信號波形，實現實時監控。

7.根據權利要求1所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：還包括拉伸彈簧、彈簧安裝柱、方形彈簧；彈簧安裝柱安裝于扭梁一側的兩端，拉伸彈簧一端安裝于扭梁一端，另一端安裝于彈簧安裝柱上，旋轉軸在軸承座內自轉，并在拉伸彈簧的作用下復位；方形彈簧安裝在支座和刀軸安裝座之間，刀片帶動軸承座和支座繞著與旋轉軸軸向、刀軸軸向均垂直的方向轉動，并在方形彈簧的作用下復位。

8.根據權利要求1所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：還包括螺母和用于提供軸承座沿旋轉軸軸向剛度的壓縮彈簧，螺柱一端固定安裝在軸承座上，螺柱另一端穿過支座后再安裝螺母，在軸承座和支座之間、支座和螺母之間均安裝套在螺柱外的壓縮彈簧。

9.一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測方法，采用權利要求1-8任一所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測裝置，其特征在于：振動測量模塊、位姿測量模塊和壓力測量模塊采集自激振動式旋耕類刀片受力和振動的信號并傳遞給數據采集模塊，信號經數據采集模塊轉換、存儲后再用無線發射，數據處理模塊接收信號并處理后還原成原始信號波形。

10.根據權利要求9所述一種自激振動式旋耕類刀片受力和振動檢測方法，其特征在于：根據處理后還原的原始信號波形可以直接獲得自激振動式旋耕類刀片的沿x、y、z三個空間自由度的加速度值以及繞這三個自由度旋轉的角度值；對三個移動自由度的加速度值兩次積分得到對應自由度方向的位移值；位移值和對應自由度方向上的剛度相乘得到對應自由度方向的受力值，角度值和對應自由度的扭轉剛度相乘得到對應自由度方向所受扭矩；x為刀軸安裝座的中心軸線方向，y為刀軸的中心軸線方向，z與x、y均垂直。