[发明专利]一种水田壤力学参数测量设备

说明书

本发明公开了一种测量水田壤力学参数的设备，包括垂直主动载荷加载部分，扭矩加载及测量元件组部分、控制柜、机器视觉系统、杆件与可更换的接触探头部分、支撑框架；本发明的设备可以进行水田壤的多种力学参数相关测量，并可实时给出测试结果；本发明的设备具有集成度高、结构简单、易于收纳、并适合于野外快速就位检测的特点。

技术领域

本发明涉及一种试验设备，尤其涉及一种针对水田壤的多种力学参数的测定以及数据采集的测量设备。

背景技术

我国农业机械化的发展速度越来越快，对新型农业机械的要求也越来越高；车轮以及动力系统是农业机械的重要组成部件，直接影响到农业机械在田间作业的行驶、工作性能的发挥，因此设计适用于农田行走的车轮，有利于提高农机在田间作业行走的挂载牵引力和驱动效率，减小车轮打滑，以及降低滚动阻力等。

另外，在水稻的耕种阶段，水田壤具有松软以及流动性强等特点，致使其承载能力差；为提高农业机械在水田壤中的工作效率及安全性，特别是在湖区，使用大型，大马力的农业机械已成普遍现象，这却进一步导致了水田泥脚年复一年越陷越深，如此往复会对水田的机械作业适应性产生严重破坏，致使农业机械沉陷，无法正常作业；因此掌握地区水田壤的各项力学特性，并据此设计适合于水田壤的车轮是缓解泥脚逐年加深的有效途径之一。

了解水田壤的力学特性是设计适合于田间行走的车轮的必要前提。与水田壤相关的力学特征主要有承载能力、圆锥指数、剪切能力及流变性等。但在水田壤就位检测的实际应用中测量过程繁琐、耗时、耗力，因此需要一种集成、简便和具有多功能的测试设备对水田壤的力学参数进行测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成、简便和具有多功能的水田壤力学参数测试设备，能够对水田壤的多个力学参数进行测试和保存。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案。

一种水田壤力学参数测量设备，包括支撑框架、垂直载荷加载部分、扭矩加载及测量元件部分、杆件与可更换的接触探头部分、机器视觉系统、控制柜。

所述垂直载荷加载部分包括电动推杆、电磁铁、起固定作用的加载部分上固定板、加载部分下固定板、带内螺纹的钢管、以及若干螺栓。

所述支撑框架包括仪器支撑所采用由支撑框架上固定板、支撑框架下固定板、铰链、垂直支撑杆、斜支撑杆所组成的三脚架形结构，另外包括通过支脚固定板、支脚法兰连接固定于斜支撑杆末端的丝杆千斤顶、和固定在框架结构内垂直水平面安装的三根光杆；由于水田壤松软且易流动，因此在水田壤表面容易出现沉陷，从而使得测量设备不能水平，通过摇动手摇柄调整三个丝杆千斤顶的伸长长度，可以调整探头与水田壤平面的水平度和探头距离水田壤表面的距离，减小探头的空载行程，作为仪器的主体框架，各部分都将连接至框架上。

所述扭矩加载及测量元件部分包括步进电机、行星齿轮箱、S型拉压传感器、扭矩传感器、旋转增量编码器、红外测距传感器；一块钢质扭矩加载上固定板以及铝质的扭矩加载中固定板、扭矩加载下固定板、扭矩传感器上连接法兰三根垂直支撑杆用于固定连接所述器件，其中所述钢质的扭矩加载上固定板可与电磁铁通过磁力作用连接，实现扭矩加载及测量元件部分在光杆上能够受垂直载荷加载部分推动。

所述机器视觉系统包括可见光摄像头、红外高光谱摄像头、红外发生器、集成电路板，所述机器视觉系统固定在控制柜底部；所述杆件与可更换的接触探头包括扭矩传感器下连接法兰、两端带外螺纹的光杆、用于加载砝码静止载荷的固定挡圈、通过螺纹连接杆末端的探头连接法兰、以及固定在探头连接法兰下部用于与水田壤接触作用的探头，所述探头包括不同尺寸的压板、剪切块（附图仅对剪切块做出展示），通过探头与水田壤的相互作用采集试验数据。

所述控制部分内含控制各种电控器件开启和数据采集的控制电路、外接无线数据模块和电脑端连接端口，另有外部的控制面板，供使用者直接操作仪器。