[發明專利]離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置及其測試計算方法

有效

• 申請號: 201710360053.8
• 申請日: 2017-05-20
• 公開（公告）號: CN106996844B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 李俊偉;馬云海;王慧鑫;禹江濤;周志剛;毛春昱;石要武;端木令堅
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發明公開了一種離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置及其測試計算方法，是由均質旋轉圓盤、最小單片機系統、連接鍵、調速電機、電機固定架和固定螺栓組成，最小單片機系統固定設置在均質旋轉圓盤上，均質旋轉圓盤通過連接鍵固定設置在調速電機上端，調速電機固定設置在電機固定架上，固定架固定在工作臺面上；本發明實現記錄土壤從觸土試件上沿著圓周運動的切向方向脫離觸土試件狀態的方法，利用單片機測量濕粘土上、下兩端之間的電流，通過記錄土壤從觸土部件脫離時電機的轉速，就可依據切向粘附摩擦力計算公式計算出被測土壤與觸土試件之間的切向粘附摩擦力；本發明可以實現對不同性質、參數的土壤與不同觸土材料之間的切向粘附摩擦力的測試。

技術領域

本發明涉及一種農業機械技術領域，特別涉及一種離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置及其測試計算方法。

背景技術

在日常生活與工作中，特別是在農業生產與工程施工過程中，當土壤與地面機械觸土部件間沿接觸面切線方向發生相對移動時，即土壤沿著機具觸土部件表面移動時，如土壤沿犁壁、推土板、挖掘機鏟斗、鏟運機貨斗等觸土面移動；或機具觸土部件表面沿土壤移動時，如開溝器、犁底、鋤、鐵鍬等沿土壤移動，土壤對機具觸土部件的粘附阻力即為土壤對機具的切向粘附摩擦力。在土壤粘附的影響下，地面機械通過性能降低，工作阻力增大，能耗增大，生產效率降低，同時也加重了觸土部件工作表面的磨損，降低部件的壽命，因此很有必要開發有效的減粘脫附技術及方法及其粘附摩擦力的測試與分析方法，特別是切向粘附摩擦力的測試與分析方法。

由于土壤粘附的復雜性與多變性，目前國內外對土壤與觸土固體材料之間的粘附力測試裝置主要集中在法向粘附力的測試；

比如專利號CN202735231U，CN205352913U，CN1051978A涉及的三種土壤粘附力測試裝置均為法向方向的粘附力測試，而對于切向方向的土壤粘附摩擦力測試裝置及其實用的測試方法暫無。

發明內容

本發明的目的是要解決上述現有的土壤粘附力測試裝置均為法向方向的粘附力測試，缺少對切向方向的粘附摩擦力測試裝置及其實用的分析方法等問題，而提供一種離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置及其測試計算方法。

本發明之一種離心式土壤切向粘附摩擦力測試裝置，是由均質旋轉圓盤、最小單片機系統、連接鍵、調速電機、電機固定架和固定螺栓組成，最小單片機系統固定設置在均質旋轉圓盤上，均質旋轉圓盤通過連接鍵固定設置在調速電機上端，調速電機固定設置在電機固定架上，電機固定架通過固定螺栓固定在工作臺面上；

所述均質旋轉圓盤上設置有兩根漆包導線、觸土試件安放槽和單片機安放槽，一根漆包導線的一端連接最小單片機系統的輸出端，另一端連接在觸土試件上端，另一根漆包導線的一端連接在最小單片機系統的輸入端，另一端連接在被測土壤上端，單片機安放槽設置在均質旋轉圓盤中心處，觸土試件安放槽設置在均質旋轉圓盤邊緣處，觸土試件安放槽的厚度小于均質旋轉圓盤厚度；

所述均質旋轉圓盤的材料為有機玻璃或者鋼制品；

所述單片機安放槽設置在調速電機軸桿與均質旋轉圓盤中心孔的固定處，所述單片機安放槽為矩形；

所述的調速電機的轉速范圍上限為10000r/min；

一種離心式土壤切向粘附摩擦力的測試計算方法，具體步驟如下：

一、設定均質旋轉圓盤的半徑為R₀，其中0.1m＜R₀＜1m，厚度為h₀，其中0＜h₀＜0.05m，單片機安放槽長寬范圍為l₁＜0.04m,b₁＜0.04m，深度h₁＜0.01m；