專(zhuān)利名稱：一種堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特別是一種可拆裝、移動(dòng)的應(yīng)用電子測(cè)試技術(shù)對(duì)各種堅(jiān)果破殼力學(xué)特性進(jìn)行測(cè)試的便攜式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，屬于電子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)的堅(jiān)果生產(chǎn)歷史悠久，經(jīng)驗(yàn)豐富，優(yōu)良品種多，在國(guó)際市場(chǎng)上享有很高的聲譽(yù)。堅(jiān)果不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，并且具有一定的藥用價(jià)值。而絕大多數(shù)堅(jiān)果類(lèi)農(nóng)作物的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和深加工都需要對(duì)其進(jìn)行脫殼處理。脫殼率的高低直接影響到后續(xù)產(chǎn)品的加工質(zhì)量和原料的利用率，因此殼體果實(shí)脫殼已成為現(xiàn)代食品加工與開(kāi)發(fā)初期的質(zhì)量保證措施之一。但我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，缺乏完善的相關(guān)采后處理、產(chǎn)品加工技術(shù)和裝備。面對(duì)近年來(lái)我國(guó)出口的堅(jiān)果在結(jié)構(gòu)上呈堅(jiān)果減少而仁增加的趨勢(shì)。堅(jiān)果脫殼技術(shù)的研究和完善已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)之一。由于不同堅(jiān)果物料外殼的性質(zhì)不同，從而針對(duì)不同的堅(jiān)果物料選擇適合的脫殼方法和脫殼設(shè)備，對(duì)提高脫殼率、減少碎仁率顯得尤為重要。研究脫殼方法或研制脫殼設(shè)備必不可少的關(guān)鍵步驟就是對(duì)不同堅(jiān)果物料脫殼過(guò)程做受力分析；目前這樣可以廣泛針對(duì)不同堅(jiān)果殼體受擠壓過(guò)程中做精準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)的受力分析的設(shè)備還很少，而且不完善。本實(shí)用新型就針對(duì)這樣的問(wèn)題提供了一種可以測(cè)量不同堅(jiān)果脫殼過(guò)程中，堅(jiān)果果殼剛剛破裂的最大應(yīng)力具體數(shù)值的系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)堅(jiān)果脫殼技術(shù)的研究及實(shí)驗(yàn)測(cè)試的需要，提供一種堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用和攜帶方便、能對(duì)各種堅(jiān)果果殼破裂時(shí)的極限應(yīng)力進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的堅(jiān)果脫殼極限應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括機(jī)械裝置、測(cè)試系統(tǒng)、電腦，測(cè)試系統(tǒng)和電腦與機(jī)械裝置連接，其中機(jī)械裝置包括固定機(jī)架、垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)、壓制機(jī)構(gòu)，垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定機(jī)架上，通過(guò)垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)將堅(jiān)果破殼的壓力轉(zhuǎn)化為拉力進(jìn)行測(cè)量；測(cè)試系統(tǒng)包括紅外測(cè)距傳感器、拉力傳感器、拉力變送器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器電源模塊，紅外測(cè)距傳感器和拉力傳感器設(shè)置在機(jī)械裝置上，紅外測(cè)距傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，傳感器電源模塊、拉力變送器輸入端分別與拉力傳感器連接，拉力變送器輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接，測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡與電腦連接。本實(shí)用新型中所述固定機(jī)架包括機(jī)架基座1、機(jī)架立柱2、V字形導(dǎo)軌7、機(jī)架頂部19、基座調(diào)平螺釘11，機(jī)架基座I和機(jī)架頂部19通過(guò)機(jī)架立柱2固定連接，V字形導(dǎo)軌7設(shè)置在機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)，基座調(diào)平螺釘11設(shè)置在機(jī)架基座I上，機(jī)架頂部19上有一通孔。本實(shí)用新型中所述垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)包括牽引拉桿5、牽引基座9、牽引圓盤(pán)15、固定掛鉤16、牽引掛鉤17、牽引螺桿20，牽引拉桿5與牽引圓盤(pán)15連接，固定掛鉤16設(shè)置在牽引圓盤(pán)15上，牽引圓盤(pán)15通過(guò)固定掛鉤16、牽引掛鉤17與拉力傳感器18的下端連接，拉力傳感器18的上端連接牽引螺桿20，牽引螺桿20穿過(guò)牽引基座9。本實(shí)用新型所述牽引基座9包括軸承支撐座23、圓錐滾子軸承24、轉(zhuǎn)輪25，軸承支撐座23安裝固定在機(jī)架頂部19的中心位置，并通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)輪25下端通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的外圈連接，轉(zhuǎn)輪25中心軸線方向開(kāi)有內(nèi)螺紋通孔，牽引螺桿20從中心螺孔穿過(guò)。本實(shí)用新型所述轉(zhuǎn)輪25上端加工為外六角螺母形狀。本實(shí)用新型所述壓制機(jī)構(gòu)包括帶有導(dǎo)向輪的升降擠壓托板3和上壓機(jī)構(gòu)4，升降擠壓托板3上設(shè)置有固定盤(pán)13，上壓機(jī)構(gòu)4上設(shè)置有與固定盤(pán)13相匹配的固定盤(pán)，上壓機(jī)構(gòu)4設(shè)置在牽引圓盤(pán)15與升降擠壓托板3之間，固定在機(jī)架立柱2上，升降擠壓托板3通過(guò)3根牽引拉桿5穿過(guò)上壓機(jī)構(gòu)4上的開(kāi)孔與牽引圓盤(pán)15連接，可以上下垂直移動(dòng)。機(jī)架立柱2下端通過(guò)下端連接螺栓12固定在機(jī)架基座I上，其上端通過(guò)上端連接螺栓8與機(jī)架頂部19固定連接，三者固定連接為一體，基座調(diào)平螺釘11設(shè)于機(jī)架基座I底面，三根V字形導(dǎo)軌7安裝于機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)；裝于升降擠壓托板3上的三個(gè)頂點(diǎn)處的導(dǎo)向輪22，可以在機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)的V字導(dǎo)軌7的軌道內(nèi)上下滾動(dòng)，升降擠壓托板3通過(guò)牽引拉桿5與牽引圓盤(pán)15連接,牽引圓盤(pán)15上端通過(guò)固定掛鉤16、牽引掛鉤17與拉力傳感器18的下端連接，拉力傳感器18的上端連接牽引螺桿20，牽引基座9的軸承支撐座23用固定螺栓10安裝固定在機(jī)架頂部19的中心位置，并通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)輪25下端通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的外圈連接；牽引螺桿20從轉(zhuǎn)輪25中心螺孔穿過(guò)，與螺孔構(gòu)成螺母螺桿連接；堅(jiān)果固定盤(pán)13安裝在垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)牽引的升降擠壓托板3上，固定擠壓上壓機(jī)構(gòu)4通過(guò)固定螺栓14固定在機(jī)架立柱2上，固定擠壓上壓機(jī)構(gòu)4中心位置裝有一個(gè)與升降擠壓托盤(pán)3上的堅(jiān)果固定盤(pán)13相對(duì)應(yīng)的固定盤(pán)；紅外測(cè)距傳感器26、27和28以牽引螺桿20為中心在機(jī)架頂部19的底面的三個(gè)頂點(diǎn)方向布置；拉力變送器29的輸入端與拉力傳感器18的信號(hào)輸出端連接，拉力變送器29輸出端、紅外測(cè)距傳感器26、27、28與數(shù)據(jù)采集卡31輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡31輸出端與筆記本電腦32連接，QTC300測(cè)試記錄軟件33裝在筆記本電腦32內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集卡31采用12位多通道的A/D轉(zhuǎn)換器，傳感器電源模塊30由可充電的小型蓄電池組成，為拉力傳感器提供直流電源。本系統(tǒng)機(jī)械裝置的各部分可以拆分為各個(gè)部件或單件，以方便攜帶和減小空間尺寸；轉(zhuǎn)輪上端加工為外六角螺母形狀，便于用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型便攜式堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試系統(tǒng)的使用方法和工作原理是:本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在欲測(cè)堅(jiān)果的地方支架起來(lái)以后，利用基座調(diào)平螺釘11將固定機(jī)架調(diào)整至V字導(dǎo)軌與水平面垂直，以保障升降擠壓托板3通過(guò)其外側(cè)的導(dǎo)向輪22沿機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)V字形導(dǎo)軌的軌道垂直上下升降。將待測(cè)堅(jiān)果取出后，選擇合適的堅(jiān)果固定盤(pán)安裝在擠壓機(jī)構(gòu)的上下壓板上，將堅(jiān)果固定在升降擠壓托盤(pán)上的堅(jiān)果固定盤(pán)上，用扳手沿順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25上方的螺母驅(qū)動(dòng)牽引螺桿20向上產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)升降擠壓托板3沿立柱內(nèi)側(cè)的V字形導(dǎo)軌7滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直上升，直至堅(jiān)果剛被壓碎裂。由于牽引基座9中軸承支撐座23、圓錐滾子軸承24、轉(zhuǎn)輪25三部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加之升降擠壓托板3三頂點(diǎn)上導(dǎo)向輪受到機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)V字形軌道的導(dǎo)向作用，和堅(jiān)果固定盤(pán)固定住堅(jiān)果位置，保證了轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行擠壓時(shí)，即使壓力很大的情況下，牽引螺桿20能保持垂直升降，所測(cè)堅(jiān)果只受軸向壓力的作用，而不會(huì)隨著轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)造成堅(jiān)果在擠壓的過(guò)程中受剪切向應(yīng)力或表面應(yīng)力而被破壞。測(cè)試系統(tǒng)由紅外測(cè)距傳感器、拉力傳感器、拉力變送器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器電源模塊構(gòu)成。由于固定機(jī)架及垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于堅(jiān)果外殼，在對(duì)堅(jiān)果擠壓的過(guò)程中，用紅外測(cè)距傳感器測(cè)量牽引圓盤(pán)15到機(jī)架頂部19的垂直距離變化即可得到堅(jiān)果被擠壓的變形量，為了避免升降臺(tái)在水平方向上有輕微的傾斜，以牽引螺栓為中心在機(jī)架頂部的底面對(duì)稱布置三個(gè)紅外測(cè)距傳感器，用三個(gè)紅外測(cè)距傳感器測(cè)得的距離變化平均值作為堅(jiān)果擠壓變形量。數(shù)據(jù)采集卡采用12位多通道的A/D轉(zhuǎn)換器，傳感器電源模塊由可充電的小型蓄電池組成，為傳感器提供直流電源。測(cè)試記錄軟件QTC300是自行開(kāi)發(fā)的軟件，安裝在筆記本電腦上，記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中堅(jiān)果受到的壓力和堅(jiān)果變形量，并提示測(cè)量人員通過(guò)對(duì)話框輸入堅(jiān)果直徑、堅(jiān)果擠壓前的高度，然后自動(dòng)計(jì)算得到堅(jiān)果的抗壓強(qiáng)度、應(yīng)變和擠壓彈性模量，其計(jì)算方法是:(1)用堅(jiān)果擠壓過(guò)程中的最大壓力除以堅(jiān)果截面積得到堅(jiān)果的抗壓強(qiáng)度，堅(jiān)果截面積可由堅(jiān)果直徑計(jì)算得到；(2)用堅(jiān)果最大變形量除以堅(jiān)果擠壓前的高度即可得到堅(jiān)果的最大應(yīng)變；(3)用堅(jiān)果的抗壓強(qiáng)度除以堅(jiān)果的最大應(yīng)變即可估算出堅(jiān)果的擠壓彈性模量。本實(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可分拆組裝，故可方便的攜帶到工作場(chǎng)所開(kāi)展堅(jiān)果抗壓力學(xué)特性參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，可實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而能準(zhǔn)確地反映堅(jiān)果破裂的不同程度的力學(xué)狀況；且由于牽引基座中軸承支撐座、圓錐滾子軸承、轉(zhuǎn)輪三部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大大減小了轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪對(duì)堅(jiān)果施加軸向擠壓力時(shí)的摩擦阻力，從而減小了牽引螺桿跟隨轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)；加之升降擠壓托盤(pán)三頂點(diǎn)上的導(dǎo)向輪受到機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)V字形軌道的導(dǎo)向作用，和堅(jiān)果固定盤(pán)的固定作用，保證了轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行擠壓時(shí)，即使壓力很大的情況下，牽引螺桿能保持垂直升降，所測(cè)堅(jiān)果只受軸向壓力的作用，而不會(huì)隨著轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)造成堅(jiān)果在擠壓的過(guò)程中被扭轉(zhuǎn)破壞，由于可通過(guò)轉(zhuǎn)輪均勻穩(wěn)定的對(duì)堅(jiān)果根系沿軸向進(jìn)行擠壓加載，為測(cè)試堅(jiān)果抗壓強(qiáng)度的較準(zhǔn)確數(shù)值提供了保證，提高了堅(jiān)果抗壓強(qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的可靠性。由于本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，配置有計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算得到堅(jiān)果抗壓強(qiáng)度、應(yīng)變、擠壓彈性模量等參數(shù)，大大減輕了實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度和工作量，便于對(duì)大量堅(jiān)果的力學(xué)特性進(jìn)行快速實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中升降擠壓托板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中牽引基座的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中紅外測(cè)距傳感器的安放位置示意圖；圖5是測(cè)試系統(tǒng)的連接框圖。圖中:1是機(jī)架基座，2是機(jī)架立柱，3是升降擠壓托板，4是固定擠壓上壓機(jī)構(gòu)，5是牽引拉桿，6是固定螺栓，7是V字形導(dǎo)軌，8是上端連接螺栓，9是牽引基座，10是固定螺栓，11是基座調(diào)平螺釘，12是下端連接螺栓，13是堅(jiān)果固定盤(pán)，14是固定螺栓，15是牽引圓盤(pán)，16是固定掛鉤，17是牽引掛鉤，18是拉力傳感器，19是機(jī)架頂部，20是牽引螺桿，22是導(dǎo)向輪，23是軸承支撐座，24是圓錐滾子軸承，25是轉(zhuǎn)輪，26、27、28是紅外測(cè)距傳感器，29是拉力變送器，30是傳感器電源模塊，31是數(shù)據(jù)采集卡，32是筆記本電腦，33是測(cè)試記錄軟件。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。本實(shí)用新型包括機(jī)械裝置、測(cè)試系統(tǒng)、電腦，測(cè)試系統(tǒng)和電腦與機(jī)械裝置連接，其中機(jī)械裝置包括固定機(jī)架、垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)、壓制機(jī)構(gòu)，垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定機(jī)架上，通過(guò)垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)將堅(jiān)果破殼的壓力轉(zhuǎn)化為拉力進(jìn)行測(cè)量；測(cè)試系統(tǒng)包括紅外測(cè)距傳感器、拉力傳感器、拉力變送器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器電源模塊，紅外測(cè)距傳感器和拉力傳感器設(shè)置在機(jī)械裝置上，紅外測(cè)距傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，傳感器電源模塊、拉力變送器輸入端分別與拉力傳感器連接，拉力變送器輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接，測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡與電腦連接；其中固定機(jī)架包括機(jī)架基座1、機(jī)架立柱2、V字形導(dǎo)軌7、機(jī)架頂部19、基座調(diào)平螺釘11，機(jī)架基座I和機(jī)架頂部19通過(guò)機(jī)架立柱2固定連接，V字形導(dǎo)軌7設(shè)置在機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)，基座調(diào)平螺釘11設(shè)置在機(jī)架基座上，機(jī)架頂部19上有一通孔；垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)包括牽引拉桿5、牽引基座9、牽引圓盤(pán)15、固定掛鉤16、牽引掛鉤17、牽引螺桿20，牽引拉桿5與牽引圓盤(pán)15連接，固定掛鉤16設(shè)置在牽引圓盤(pán)15上，牽引圓盤(pán)15通過(guò)固定掛鉤16、牽引掛鉤17與拉力傳感器18的下端連接,拉力傳感器18的上端連接牽引螺桿20,牽引螺桿20穿過(guò)牽引基座9 ;牽引基座9包括軸承支撐座23、圓錐滾子軸承24、轉(zhuǎn)輪25，軸承支撐座23安裝固定在機(jī)架頂部19的中心位置，并通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)輪25下端通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24的外圈連接，牽引基座9中心軸線方向開(kāi)有內(nèi)螺紋通孔，牽引螺桿20從中心螺孔穿過(guò)；轉(zhuǎn)輪25上端加工為外六角螺母形狀；壓制機(jī)構(gòu)包括帶有導(dǎo)向輪的升降擠壓托板3和上壓機(jī)構(gòu)4，升降擠壓托板3上設(shè)置有固定盤(pán)13，上壓機(jī)構(gòu)4上設(shè)置有與固定盤(pán)13相匹配的固定盤(pán)，上壓機(jī)構(gòu)4設(shè)置在牽引圓盤(pán)15與升降擠壓托板3之間，固定在機(jī)架立柱2上，升降擠壓托板3通過(guò)3根牽引拉桿5穿過(guò)上壓機(jī)構(gòu)4上的開(kāi)孔與牽引圓盤(pán)15連接，可以上下垂直移動(dòng)(見(jiàn)圖1-4)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試前，首先將為方便攜帶已拆卸的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械裝置各部分重新組裝，機(jī)架立柱2下端通過(guò)下端連接螺栓12固定在機(jī)架基座I上，其上端通過(guò)上端連接螺栓8與機(jī)架頂部19固定連接，三者固定連接為一體，用固定機(jī)架底面的基座調(diào)平螺釘11調(diào)整機(jī)架的水平，牽引基座9的軸承支撐座23用固定螺栓10安裝固定在機(jī)架頂部19中心位置，軸承支撐座23通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)輪25下端通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承24外圈連接，轉(zhuǎn)輪25中心軸線方向開(kāi)有通孔，通孔內(nèi)壁加工有內(nèi)螺紋，外部在轉(zhuǎn)輪上端加工為六角螺母形狀，便于用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引螺桿20從轉(zhuǎn)輪25中心螺孔穿過(guò)，與螺孔形成螺母螺桿連接，螺孔轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)牽引螺桿20產(chǎn)生軸向移動(dòng)，使用較小的力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25就可獲得較大的軸向力。升降擠壓托板3通過(guò)導(dǎo)向輪放置機(jī)架支柱2上，固定擠壓上壓機(jī)構(gòu)4穿過(guò)牽引拉桿5固定在機(jī)架立柱2上,牽引拉桿5通過(guò)固定螺栓6固定在牽引圓盤(pán)15上，牽引圓盤(pán)15通過(guò)固定掛鉤16、牽引掛鉤17與拉力傳感器18下端相連，拉力傳感器18上端與牽引螺桿20相連；連接好測(cè)試系統(tǒng)、筆記本電腦；選擇大小合適的堅(jiān)果固定盤(pán)13安裝在升降擠壓托板3上后，待測(cè)堅(jiān)果置于堅(jiān)果固定盤(pán)13上，首先，用扳手沿順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25上方的螺母驅(qū)動(dòng)牽引螺桿20向上產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)升降擠壓托板3沿立柱內(nèi)側(cè)的V字形導(dǎo)軌7滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直上升，直至堅(jiān)果剛剛被擠壓，用游標(biāo)卡尺測(cè)量堅(jiān)果中間位置的直徑，用直尺測(cè)量堅(jiān)果在上、下兩擠壓點(diǎn)間的長(zhǎng)度得到堅(jiān)果擠壓前的長(zhǎng)度；繼續(xù)用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25上方的螺母，使升降擠壓托板3繼續(xù)垂直上升，并啟動(dòng)測(cè)試記錄軟件33開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)升降擠壓托板3向上移動(dòng)時(shí)，升降擠壓托板3與固定擠壓上壓機(jī)構(gòu)4間產(chǎn)生壓力對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行擠壓，直至堅(jiān)果被壓裂。由于牽引基座9中軸承支撐座23、圓錐滾子軸承24、轉(zhuǎn)輪25三部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加之升降擠壓托板3三頂點(diǎn)導(dǎo)向輪受到機(jī)架立柱2內(nèi)側(cè)V字形導(dǎo)軌7的導(dǎo)向作用，保證了轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25對(duì)堅(jiān)果進(jìn)行擠壓時(shí)，即使壓力很大的情況下，牽引螺桿20能保持垂直升降，而不會(huì)隨著轉(zhuǎn)輪25轉(zhuǎn)動(dòng)造成根系在拉伸的過(guò)程中被扭轉(zhuǎn)破壞。測(cè)試過(guò)程中，用拉力傳感器18測(cè)量堅(jiān)果受到的軸向壓力，用紅外測(cè)距傳感器26、27和28測(cè)量堅(jiān)果受壓過(guò)程中的變形量。參見(jiàn)圖5，拉力變送器29的輸入端與拉力傳感器18的信號(hào)輸出端連接,對(duì)拉力傳感器18輸出信號(hào)進(jìn)行放大處理，拉力變送器29的輸出端及紅外測(cè)距傳感器26、27和28連接到數(shù)據(jù)采集卡31上，數(shù)據(jù)采集卡31采用12位多通道的A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集卡31對(duì)模擬量的拉力傳感器18信號(hào)及紅外測(cè)距傳感器26、27、28信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣后傳輸?shù)奖銛y式筆記本電腦32，并通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的QTC300測(cè)試記錄軟件33對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和儲(chǔ)存記錄，自動(dòng)計(jì)算得到堅(jiān)果的抗壓強(qiáng)度、應(yīng)變和擠壓彈性模量，傳感器電源模塊30由可充電的小型蓄電池組成，為傳感器提供直流電源。每一次堅(jiān)果測(cè)試完成后，用扳手沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪25上方的螺母驅(qū)動(dòng)牽引螺桿20向下產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)升降擠壓托板3沿立柱內(nèi)側(cè)的V字形導(dǎo)軌7滾動(dòng)，垂直下降到初始位置，即可進(jìn)行下一次堅(jiān)果的力學(xué)特性測(cè)量，所有堅(jiān)果測(cè)量實(shí)驗(yàn)完成后，為方便攜帶，可將垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)、堅(jiān)果擠壓機(jī)構(gòu)從固定機(jī)架上拆卸下來(lái)，然后將固定機(jī)架拆卸，分解為各個(gè)小部件分別攜帶，減小空間尺寸。
權(quán)利要求1.一種堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:其包括機(jī)械裝置、測(cè)試系統(tǒng)、電腦，測(cè)試系統(tǒng)和電腦與機(jī)械裝置連接，其中機(jī)械裝置包括固定機(jī)架、垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)、壓制機(jī)構(gòu)，垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定機(jī)架上，測(cè)試系統(tǒng)包括紅外測(cè)距傳感器、拉力傳感器、拉力變送器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器電源模塊，紅外測(cè)距傳感器和拉力傳感器設(shè)置在機(jī)械裝置上，紅外測(cè)距傳感器與數(shù)據(jù)采集卡連接，傳感器電源模塊、拉力變送器輸入端分別與拉力傳感器連接，拉力變送器輸出端與數(shù)據(jù)采集卡連接，測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡與電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:固定機(jī)架包括機(jī)架基座(I)、機(jī)架立柱(2 )、V字形導(dǎo)軌(7 )、機(jī)架頂部(19 )、基座調(diào)平螺釘(11)，機(jī)架基座(I)和機(jī)架頂部(19 )通過(guò)機(jī)架立柱(2 )固定連接，V字形導(dǎo)軌(7 )設(shè)置在機(jī)架立柱(2 )內(nèi)側(cè)，基座調(diào)平螺釘(11)設(shè)置在機(jī)架基座(I)上，機(jī)架頂部(19 )上有一通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:垂直導(dǎo)向牽弓丨機(jī)構(gòu)包括牽引拉桿(5)、牽引基座(9)、牽引圓盤(pán)(15)、固定掛鉤(16)、牽引掛鉤(17)、牽弓丨螺桿(20)，牽引拉桿(5)與牽弓丨圓盤(pán)(15)連接，固定掛鉤(16)設(shè)置在牽弓丨圓盤(pán)(15)上，牽引圓盤(pán)(15)通過(guò)固定掛鉤(16)、牽引掛鉤(17)與拉力傳感器(18)的下端連接，拉力傳感器(18)的上端連接牽引螺桿(20)，牽引螺桿(20)穿過(guò)牽引基座(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:牽引基座(9)包括軸承支撐座(23)、圓錐滾子軸承(24)、轉(zhuǎn)輪(25)，軸承支撐座(23)安裝固定在機(jī)架頂部(19)的中心位置，并通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承(24)的內(nèi)圈連接，轉(zhuǎn)輪(25)下端通過(guò)過(guò)盈配合與圓錐滾子軸承(24)的外圈連接，轉(zhuǎn)輪(25)中心軸線方向開(kāi)有內(nèi)螺紋通孔，牽引螺桿(20)從中心螺孔穿過(guò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:轉(zhuǎn)輪(25)上端加工為外六角螺母形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:壓制機(jī)構(gòu)包括帶有導(dǎo)向輪的升降擠壓托板(3)和上壓機(jī)構(gòu)(4)，升降擠壓托板(3)上設(shè)置有固定盤(pán)(13)，上壓機(jī)構(gòu)(4)上設(shè)置有與固定盤(pán)(13)相匹配的固定盤(pán)，上壓機(jī)構(gòu)(4)設(shè)置在牽引圓盤(pán)(15 )與升降擠壓托板(3 )之間，固定在機(jī)架立柱(2 )上，升降擠壓托板(3 )通過(guò)牽引拉桿(5)穿過(guò)上壓機(jī)構(gòu)(4)上的開(kāi)孔與牽引圓盤(pán)(15)連接，可以上下垂直移動(dòng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種便攜式堅(jiān)果破殼力學(xué)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)機(jī)械裝置、測(cè)試系統(tǒng)、電腦，機(jī)械裝置包括固定機(jī)架、垂直導(dǎo)向牽引機(jī)構(gòu)、壓制機(jī)構(gòu)；測(cè)試系統(tǒng)包括紅外測(cè)距傳感器、拉力傳感器、拉力變送器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器電源模塊，堅(jiān)果可用堅(jiān)果壓制機(jī)構(gòu)擠壓，將升降擠壓托板上提時(shí)，可由測(cè)試系統(tǒng)測(cè)出堅(jiān)果受到的壓力及其變形，并將其傳輸?shù)奖銛y式筆記本電腦，并通過(guò)測(cè)試記錄軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和儲(chǔ)存記錄，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可分拆組裝，故可方便的攜帶到工作場(chǎng)所開(kāi)展堅(jiān)果抗壓力學(xué)特性參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，可實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而能準(zhǔn)確地反映堅(jiān)果破裂的不同程度的力學(xué)狀況。
文檔編號(hào)G01N3/08GK203164056SQ201320145879
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者張?jiān)苽? 周旋, 朱庭國(guó), 朱虎虎 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)