[实用新型]机动可调式生物秸秆起拔力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物秸秆根系力学特性测量技术领域，具体地指一种机动可调式生物秸秆起拔力测量装置。

背景技术

生物秸秆如麻类、树苗、烟草、棉花等除用于生产再生生物质能源外，还可用于造纸、制作人造板等，具有巨大的经济效益。一些生物秸秆根系在土壤养分、水分和土质合适的情况下生长相当发达，与土壤结合紧密，需要较大起拔力才可将其拔出。同时，由于生物秸秆主茎粗细不一致、枝杈多等原因，致使人工收获强度极大，因此需要采用生物秸秆收获机械进行收割。然而由于不同土壤环境下拔取生物秸秆需要的力和角度都不相同，所以在生物秸秆机械设计或田间工作前，需要进行生物秸秆起拔力的测量，并根据测量结果设定生物秸秆收获机械的相关起拔参数。

目前，国内外关于生物秸秆根系力学特性的测量研究尚处于起步阶段，诸多研究表明生物秸秆在起拔过程中需克服土壤与根系之间的摩擦力和黏着力等，起拔力的大小与种植的土壤情况、生物秸秆的生长情况、生物秸秆直径、起拔角度等因素有关。然而，迄今为止的测量装置多数为人工施力，因此不仅费时费力，而且人工施力不稳定，难以确保拉力能够匀速加载，甚至很有可能产生扭矩，测量过程有较大误差。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种机动可调式生物秸秆起拔力测量装置，该装置和方法能够有效的降低生物秸秆起拔力测量的人工劳动强度，提高测量结果的准确性，对户外测试有良好的适应性，采集的数据可为生物秸秆收获机械设计提供参考。

为实现此目的，本实用新型所设计的机动可调式生物秸秆起拔力测量装置，其特征在于：它包括机架、设置在机架上的支撑架和步进电机、与步进电机输出轴连接的减速箱、与减速箱连接的第一线轮、设置在支撑架上的第二线轮、设有起拔夹的起拔套筒、起拔杆、一端与起拔杆连接的钢丝绳、设置在起拔套筒与起拔杆之间的拉力传感器、与拉力传感器信号输出端连接的数据采集卡、与数据采集卡连接的电脑、与步进电机控制端连接的控制器，其中，所述起拔套筒和第一线轮分别位于支撑架的两侧，所述钢丝绳的另一端通过第二线轮转向后固定在第一线轮上。

所述机架上还设有用于测量起拔套筒起拔角度的弧形刻度尺。

所述机架上还设有滑槽和锁紧螺钉，所述支撑架位于滑槽内并通过锁紧螺钉与机架连接。

上述技术方案中，它还包括四个均与机架螺纹连接的支撑螺杆座，所述每个支撑螺杆座上均螺纹连接有上锁紧螺母和下锁紧螺母。

所述起拔套筒的两侧面还设有安装孔，所述起拔夹包括两块均设有挡销和锁紧孔的夹板及锁紧螺栓，所述每块夹板的中间均弯折成圆弧状，所述两块夹板呈相对向布置，所述两个挡销分别插入两个安装孔内，所述锁紧螺栓位于锁紧孔内。

所述支撑架的顶部设有第二线轮安装板，所述第二线轮安装板沿高度方向设有多个第二线轮安装孔，所述第二线轮通过第二线轮安装孔与支撑架连接。

所述起拔杆、拉力传感器和起拔套筒位于同一轴线上。

本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型采用机械化生物秸秆起拔测量方式，相比传统的人工起拔测量方式，明显提高了测量效率。

2 ）本实用新型结构简单，组装拆卸方便，便于携带，对野外开展的生物秸秆起拔力测量试验具有良好的适应性。

3 ）本实用新型中夹持组件采用起拔夹组与起拔套筒的配合，提高了起拔过程中的直线性和对中性，更加直观有效的反映出生物秸秆起拔时根系与土壤间的力学关系。

4）本实用新型中起拔组件采用杠杆原理，采用柔性钢丝绳绕过线轮的方式起拔生物秸秆，有效的降低了机器产生的震动，同时也避免了人工起拔可能带来的扭矩变动，使得采集的数据更加真实准确。

5）本实用新型测量方法得到的不同起拔角度下的生物秸秆起拔力为后续的生物秸秆起拔、收获机械的设计提供了可靠的依据。

6）本实用新型中生物秸秆起拔力的实时测量程序采用LabVIEW图形化编辑语言进行编程，可实现对传感器输出信号的实时采集、运算、显示和保存，提高了试验数据采集的便捷性和准确性。

7）本实用新型中生物秸秆起拔力数据采集采用NI USB-6009型数据采集卡通过USB总线驱动，只需与笔记本电脑相连，无需外接电源，有效的解决了户外测量试验的电源提供问题，降低了试验的复杂程度。

附图说明

图1为本实用新型装置部分的结构示意图。

图2为本实用新型装置部分的主视结构示意图。

图3为图2的左视图。

图4为图2的俯视图。

图5为本实用新型中起拔套筒部分的结构示意图。

图6为本实用新型中步进电机部分的结构框图。