[發(fā)明專利]軸銷式力傳感器及農(nóng)機(jī)懸掛裝置及土壤阻力測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110358559.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112729651B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳貝貝;王立峰;王秀強(qiáng);李武海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 博鼎精工智能科技（山東）有限公司
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00;G01L5/16;G01L25/00;A01B59/06
• 代理公司: 濰坊正信致遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37255
• 代理人: 王秀芝

本發(fā)明公開(kāi)了一種軸銷式力傳感器及采用該軸銷式力傳感器的農(nóng)機(jī)懸掛裝置及土壤阻力測(cè)量方法，軸銷式力傳感器的軸銷本體上設(shè)置有檢測(cè)單元，檢測(cè)單元的感應(yīng)芯片包括相垂直的X向感應(yīng)芯片和Y向感應(yīng)芯片；農(nóng)機(jī)懸掛裝置包括上拉桿、下拉桿、提升桿、提升臂，下拉桿或上拉桿的前端通過(guò)軸銷式力傳感器與農(nóng)機(jī)鉸接，或者，下拉桿或上拉桿的后端通過(guò)軸銷式力傳感器與農(nóng)機(jī)具鉸接；本發(fā)明的土壤阻力測(cè)量方法，在應(yīng)用前對(duì)軸銷式力傳感器進(jìn)行標(biāo)定，將MAP圖寫(xiě)入電控單元，實(shí)際作業(yè)時(shí)，根據(jù)測(cè)量的Mx和My值，通過(guò)查詢MAP圖，可快速得到土壤阻力的大小，便于控制農(nóng)機(jī)具在土壤中的深度，能滿足各種土壤深度作業(yè)需求，并且土壤阻力的測(cè)量準(zhǔn)確便捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可測(cè)量多方向力的軸銷式力傳感器以及采用該軸銷式力傳感器的農(nóng)機(jī)懸掛裝置以及該農(nóng)機(jī)懸掛裝置的土壤阻力測(cè)量方法。

背景技術(shù)

目前，市場(chǎng)上的傳統(tǒng)軸銷式力傳感器1’，其結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示，在軸銷本體的長(zhǎng)度方向，間隔地安裝兩個(gè)感應(yīng)芯片，即安裝方向相同的兩個(gè)X向感應(yīng)芯片12X，軸銷受到X方向的力F(F=F1+F2),軸銷本體發(fā)生微變形，兩個(gè)感應(yīng)芯片分別感應(yīng)軸銷本體的變形量，經(jīng)控制單元處理后，輸出力的大小值。這種傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在稱重等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

在某些領(lǐng)域，比如拖拉機(jī)梨耕機(jī)組，如圖5所示，為了測(cè)量耕作時(shí)的土壤阻力大小，一般在下拉桿2的一端安裝傳統(tǒng)軸銷式力傳感器1’；如圖6所示，P為提升桿3對(duì)下拉桿2的提升力，F(xiàn)為土壤阻力通過(guò)耕具對(duì)下拉桿2的拉力，N是耕具重量和土壤對(duì)耕具浮力的合力，M是傳統(tǒng)軸銷式力傳感器1’對(duì)下拉桿2施加的力，Mx為M在下拉桿2軸向的分力，My為M在下拉桿2垂直軸向的分力。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果得知，傳統(tǒng)軸銷式力傳感器1’施加力的方向如果為圖2所示方向時(shí)，測(cè)量的力是準(zhǔn)確的；如果力的方向偏移角度α增大，誤差將越來(lái)越大。

在梨耕機(jī)組實(shí)際的耕作過(guò)程中，如圖6所示，F(xiàn)、N和P隨耕深的變化，不斷發(fā)生變化，在耕深為零時(shí)，F(xiàn)等于零，N和P最大，這時(shí)，α接近90°；隨著耕深增大，α不斷變小，當(dāng)耕深達(dá)到一定深度后，由于土壤的阻力很大，主要作用在下拉桿2的軸向上，且下拉桿2的軸向力中其它力的變化不大，不影響控制效果，因此可以近似地認(rèn)為下拉桿2的受力M等于土壤的阻力F，測(cè)量時(shí)只要測(cè)得M即可通過(guò)力控制方式控制耕深。

隨著耕深減少，土壤阻力逐漸減少，下拉桿2的垂直分力的影響越來(lái)越大，測(cè)量的結(jié)果誤差也越來(lái)越大，因此，該結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)軸銷式力傳感器1’在淺耕作業(yè)中的應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：提供一種軸銷式力傳感器，可測(cè)量多方向力，力的測(cè)量更準(zhǔn)確。

基于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：提供一種農(nóng)機(jī)懸掛裝置，采用本發(fā)明的軸銷式力傳感器，可測(cè)量多方向力，力的測(cè)量更準(zhǔn)確,滿足多方向復(fù)雜的隨機(jī)載荷測(cè)量需求。

基于一個(gè)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題是：提供一種農(nóng)機(jī)懸掛裝置的土壤阻力測(cè)量方法，土壤阻力的測(cè)量準(zhǔn)確、快速。

為解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：軸銷式力傳感器，所述軸銷式力傳感器包括軸銷本體和設(shè)置于所述軸銷本體上的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元包括感應(yīng)芯片，所述感應(yīng)芯片包括相垂直的X向感應(yīng)芯片和Y向感應(yīng)芯片；

所述軸銷本體的外表面設(shè)置有容置槽，所述容置槽包括相垂直的X向容置槽和Y向容置槽，所述X向感應(yīng)芯片設(shè)置于所述X向容置槽內(nèi)，所述Y向感應(yīng)芯片設(shè)置于所述Y向容置槽內(nèi)；

所述軸銷本體的外表面設(shè)置有與所述X向容置槽相背的X向平衡槽，與所述Y向容置槽相背的Y向平衡槽，所述X向容置槽、所述Y向容置槽、所述X向平衡槽、所述Y向平衡槽依次設(shè)置于同一圓周方向；