[发明专利]一种农业物料碰撞力学特性测定试验台及碰撞模型建立方法

说明书

本发明公开了一种农业物料碰撞力学特性测定试验台及碰撞模型建立方法，试验台包括木制摆臂和物料底座，木制摆臂一端固定在轴上、另一端安装力传感器和冲击头，轴一端穿过轴承座、另一端与角度编码器相连，轴承座和角度编码器均固定；物料底座上放置农业物料，且木制摆臂处于竖直位置时，冲击头恰好与农业物料接触；木制摆臂中间连接有铁片，铁片被未通电的电磁开关吸住，电磁开关可调节地安装在连接件上，连接件两端分别固定角度调节盘。该试验台可以得到农业物料在不同工况下碰撞所产生的变形与压力之间的关系，利用获取的碰撞力和变形进行碰撞建模。本发明能够真实模拟农业物料碰撞产生的力学变化。

技术领域

本发明属于农业工程领域，具体涉及一种农业物料碰撞力学特性测定试验台及碰撞模型建立方法。

背景技术

现阶段，马铃薯、苹果等农业物料在收获、清选、分级等环节已有相关设备，但已有分拣流水线、包装、储运机械开发过程中多依据工程技术人员的经验进行减损设计，开发的相关机具容易对果实造成二次损伤。据调研，我国马铃薯、苹果等农业物料每年在收获、清选、分级以及储藏入库过程中因机械损伤而导致的腐烂、霉变等损耗较大，造成较大的经济损失。

建立农业物料-机器相互作用模型，预测不同工况下农业物料与机器的碰撞力学过程，进而采取相关措施，是降低机械损伤的有效措施。现有研究主要以(准)静态试验来模拟果实碰撞的过程且现有接触力学模型主要基于纯弹性或纯塑性形变为主，缺乏农业物料与机械装置之间的动态加载过程及对粘弹塑性过程状态的准确表征。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种农业物料碰撞力学特性测定试验台及碰撞模型建立方法，能准确表征农业物料碰撞的动态过程。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种农业物料碰撞力学特性测定试验台，包括：

木制摆臂，一端固定在轴上、另一端安装有力传感器；所述力传感器上安装冲击头；所述轴一端穿过轴承座、另一端与角度编码器相连，轴承座和角度编码器均固定；

物料底座，其上部放置农业物料，且木制摆臂处于竖直位置时，冲击头恰好与农业物料接触；

所述木制摆臂中间位置连接有铁片，铁片被未通电的电磁开关吸住，所述电磁开关通过连接杆可调节地安装在连接件上，所述连接件两端分别固定角度调节盘；

所述力传感器、角度编码器和电磁开关均与数字信号处理实验箱进行通信，所述数字信号处理实验箱与计算机相连。

上述技术方案中，所述物料底座固定在铝型材II一端，铝型材II另一端与铝型材I垂直固定，铝型材I固定在底板上。

上述技术方案中，所述铝型材II中间位置通过方形底座固定在底板上。

上述技术方案中，所述底板上对称固定支架I和支架II，所述支架I和支架II上部固定矩形支架，所述矩形支架上固定轴承座和角度编码器。

上述技术方案中，所述角度调节盘固定在支架I和支架II上。

上述技术方案中，所述农业物料包括但不限于水稻茎秆、小麦茎秆、苹果、马铃薯、柑橘。

上述技术方案中，对于茎秆类的农业物料，冲击头的形状为T字形，物料底座末端形状类似于V字形。

上述技术方案中，对于苹果、马铃薯、柑橘类的农业物料，冲击头的形状为球形，物料底座为L形。

一种基于农业物料碰撞力学特性测定试验台的碰撞模型建立方法，当农业物料为马铃薯时，建立的碰撞模型为：