本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土槽試驗臺。

背景技術(shù)：

農(nóng)機具土槽試驗是對農(nóng)田作業(yè)機械整機或工作部件進行試驗的有效手段，對于農(nóng)業(yè)裝備新產(chǎn)品的研究開發(fā)具有重要的意義。土槽試驗臺主要用于耕耘機械、播種機械、移栽機械、挖掘式收獲機械等整機或工作部件的試驗研究和性能測試，具有前進速度、水平阻力、垂直受力、側(cè)向受力、轉(zhuǎn)速、扭矩、耕深（以及播種深、施肥深）等性能或狀態(tài)參數(shù)基于虛擬儀器系統(tǒng)的多路信號采集與實時數(shù)據(jù)處理功能。與田間試驗相比，土槽試驗臺具有費用少，條件可控，能縮短研究周期等優(yōu)點?，F(xiàn)有土槽試驗臺的形式基本有二種：一種是土槽移動，試驗部件相對固定；另一種是土槽不動，試驗部件沿土槽移動，它與田間作業(yè)情況較相似，相對而言，前者多為小型土槽，后者大多為大型土槽。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)目的是提供一種新型的帶動試驗部件沿土槽移動的土槽試驗臺，其技術(shù)方案為：

一種土槽試驗臺，包括土槽，鋪設(shè)在土槽兩側(cè)的平行軌道，在軌道上行駛的臺車以及安裝在臺車上的控制臺、測試平臺和土壤整理恢復(fù)裝置，其特征在于：

所述土壤整理恢復(fù)裝置包括旋耕機和鎮(zhèn)壓器，控制臺及所述旋耕機安裝在行走臺車的前部，鎮(zhèn)壓器安裝在行走臺車的中部，測試平臺安裝在鎮(zhèn)壓器的后方，被測機具掛接在所述測試平臺的尾部；

所述測試平臺包括基板和安裝在基板上的為被測機具提供工作動力的動力輸出機構(gòu)，所述基板通過沿臺車寬度方向延伸的滑槽與臺車的車架連接，基板尾部通過液壓三點懸掛裝置與三維測力裝置活動連接，所述三維測力裝置與被測機具活動連接；

所述行走臺車為四輪驅(qū)動，包括車輪、車架、驅(qū)動裝置、車輪傳動與制動機構(gòu)，所述驅(qū)動裝置為變頻調(diào)速雙向電機，所述變頻調(diào)速雙向電機的動力輸出軸通過雙離合變速箱與車輪傳動機構(gòu)連接，所述車輪傳動機構(gòu)包括連接兩前輪的前輪軸、連接兩后輪的后輪軸以及連接前輪軸與后輪軸的萬向傳動軸，所述萬向傳動軸通過雙錐齒輪與前輪軸、后輪軸傳動連接；所述萬向傳動軸設(shè)置在車架的一側(cè)，所述雙離合變速箱設(shè)置在車架的另一側(cè)，與所述前輪軸連接。

在上述方案的基礎(chǔ)上，進一步改進或優(yōu)選的方案還包括：

所述三維測力裝置包括測力架以及安裝在測力架上的傳感器組，所述測力架由并在一起的前框架和后框架組成，液壓三點懸掛裝置的連接桿與所述前框架活動連接，后框架則與被測機具活動連接，所述前框架和后框架均為左右對稱結(jié)構(gòu)，呈“A”字型，由兩側(cè)臂和橫向連接在兩側(cè)臂之間的橫桿組成，所述側(cè)臂的下部為一段豎桿，以行走臺車牽引方向為X軸方向，所述橫桿延伸的方向為Y軸方向，豎直方向為Z軸方向，所述傳感器組包括三個按牽引方向布置的X軸拉壓力傳感器、兩個按豎向布置的Z軸拉壓力傳感器和一個按橫桿方向布置的Y軸拉壓力傳感器，各傳感器兩端的關(guān)節(jié)軸承以螺栓和螺母的連接方式分別固定在前、后框架上，三個X軸拉壓力傳感器以左右對稱的方式分別布置在測力架的頂部和前、后框架的側(cè)臂豎桿上，兩個Z軸拉壓力傳感器左右對稱地布置在測力架前、后框架的兩側(cè)臂豎桿上，所述Y軸拉壓力傳感器布置在前、后框架橫桿的中部。

所述測試平臺設(shè)有一耕深測量裝置，所述耕深測量裝置安裝在基板上，設(shè)有收繩式位移傳感器和安裝有滑輪的伸縮桿，所述伸縮桿的一端延伸到被測機具的上方，收繩式位移傳感器拉出的鋼絲繩繞過伸縮桿上的滑輪，垂直系于被測機具上。

所述動力輸出機構(gòu)包括變頻調(diào)速電動機、變速器與分向變速箱，所述電動機通過一級皮帶輪減速帶動所述變速器，所述變速器的輸出動力經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器傳遞給分向變速箱，所述分向變速箱設(shè)有沿臺車牽引方向設(shè)置的第一輸出軸和垂直于第一輸出軸的第二輸出軸，分向變速箱輸入軸通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給所述第二輸出軸，所述第二輸出軸再通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給第一輸出軸。

所述雙離合變速箱的箱體內(nèi)設(shè)有傳動齒輪組以及以相背的方式串接在雙離合變速箱輸入軸上的第一離合器和第二離合器，所述第一離合器、第二離合器均為電磁離合器。所述傳動齒輪組包括固定在第一離合器從動盤上的第一齒輪，固定在第二離合器從動盤上的第二齒輪，固定在第一過渡軸上的第三齒輪、第四齒輪和第五齒輪，固定在雙離合變速箱輸出軸上的第十齒輪，所述第一齒輪與第三齒輪嚙合，第二齒輪與第四齒輪嚙合，所述第一齒輪的分度圓直徑大于第二齒輪，第四齒輪的分度圓直徑大于所述第三齒輪與第五齒輪，所述第一過渡軸與輸出軸之間還設(shè)有一個以上的中間過渡軸，每個中間過渡軸上均設(shè)有兩個齒輪，包括一動力輸入端齒輪和一動力輸出端齒輪，且在同一中間過渡軸上和相鄰中間過渡軸間，動力輸入端的齒輪分度圓直徑均大于動力輸出端齒輪的分度圓直徑；所述第五齒輪與一中間過渡軸上的動力輸入端齒輪嚙合，且分度圓直徑小于該齒輪；所述第十齒輪與一中間過渡軸上的動力輸出端齒輪嚙合，且分度圓直徑大于該齒輪。

所述制動機構(gòu)包括制動盤和電磁鉗盤式制動器，所述制動盤固定安裝在所述前輪軸上，其外側(cè)盤體位于電磁鉗盤式制動器的鉗口處，所述電磁鉗盤式制動器得電時鉗口釋放，失電時鉗口夾緊。

本實用新型土槽試驗臺包括對所述三維測力裝置進行整體標定的砝碼杠桿式可移動靜標定裝置，所述標定裝置設(shè)有一可移動的小車，所述小車設(shè)有底板，所述底板上安裝有豎直設(shè)置的砝碼支架和杠桿支架，砝碼支架位于所述杠桿支架的后側(cè)。所述杠桿支架上安裝有纏帶輪，杠桿支架的頂端和前/后側(cè)設(shè)有卡槽，纏帶輪通過其左右兩側(cè)的中心軸螺桿卡在所述卡槽內(nèi)，并通過螺母緊定，所述纏帶輪與一設(shè)置在纏帶輪后方的杠桿臂固定連接，所述砝碼支架的頂端設(shè)有一定滑輪，連接砝碼盤的第二連接帶從定滑輪上方繞過與所述杠桿臂的后端連接。所述杠桿臂的后端設(shè)有一連接第二連接帶的端頭，所述端頭的后側(cè)面在豎直方向上為圓弧形面，所述圓弧形面的圓心落在所述纏帶輪的中心軸螺桿上，第二連接帶連接在所述圓弧形面上。在標定裝置處于初始狀態(tài)時，使第二連接帶貼覆在所述圓弧形面上一段，使杠桿臂轉(zhuǎn)動過程中，纏帶輪中心軸到杠桿臂端頭這一段力臂距離保持不變。

連接測力傳感裝置的連接端頭通過第一連接帶與纏帶輪連接，所述第一連接帶的尾部固定在纏帶輪的上部，標定時，第一連接帶從纏帶輪下方繞過。

所述杠桿臂由兩塊夾板組成，兩夾板的后端連接在一起，兩夾板的前端通過軸孔套在纏帶輪兩側(cè)的螺桿上，并通過螺釘固定在纏帶輪的輪盤上，所述夾板上設(shè)有沿杠桿臂延伸的多個軸孔。

所述標定裝置設(shè)有一夾持梁，小車底板上表面設(shè)有多根限位鋼管，其中包括一組沿水平面縱向排列的兩根鋼管、一組沿水平面橫向方向排列的兩根鋼管，所述夾持梁的兩端均設(shè)有套筒，套在對應(yīng)的兩根限位鋼管上，所述套筒通過緊定螺釘固定在限位鋼管上，所述夾持梁的主體通過卡夾固定在所述液壓三點懸掛裝置上。

所述鎮(zhèn)壓器包括升降電機與鎮(zhèn)壓輪，所述升降電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與升降絲杠連接，鎮(zhèn)壓輪安裝架固定在升降絲杠的螺母套上，所述鎮(zhèn)壓輪安裝架包括上下兩個“ㄇ”形支架，上部“ㄇ”形支架由一橫桿和連接在橫桿下方兩端的豎桿組成，所述豎桿設(shè)有彈簧緩沖器；下部“ㄇ”形支架包括橫桿和連接在其橫桿下方兩端的豎板，所述豎板的外側(cè)設(shè)有限位板，所述限位板豎向設(shè)置且垂直于豎板，限位板的兩側(cè)設(shè)有夾持住限位板的限位滾輪，以保證鎮(zhèn)壓輪安裝架及鎮(zhèn)壓輪隨絲杠螺母套上下運動的過程中保持豎直。所述的上部“ㄇ”形支架通過豎桿與下部 “ㄇ”形支架的橫桿連接，鎮(zhèn)壓輪通過其兩端的輪軸與下部 “ㄇ”形支架的兩豎板鉸接。所述鎮(zhèn)壓器通過安裝支架安裝在臺車車架上，所述安裝支架通過軸承座與升降絲杠連接。

有益效果：

本實用新型土槽試驗臺設(shè)有固定的土槽，在行走臺車上架設(shè)測試平臺，通過測試平臺后端的三點懸掛裝置掛接被測試的工作部件或小型整機，模擬拖拉機配掛機具在田間行駛作業(yè)的狀態(tài)，牽引并同時驅(qū)動被測機具沿土槽移動，同時在行走臺車上安裝整理恢復(fù)土壤的裝置，將行走、測試和土壤整備三大功能組合為一體，且本實用新型土槽試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，空間安排緊湊，節(jié)省占用空間。

附圖說明

圖1為雙離合變速箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為雙離合變速箱的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為傳動與制動機構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為行走臺車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為測試平臺動力輸出機構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為測試平臺動力輸出機構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為測試平臺動力輸出機構(gòu)的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8拉壓力傳感器的三維坐標配置圖；

圖9為拉壓力傳感器在測力架上的配置圖；

圖10為本實用新型土槽試驗臺后部結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖11為標定裝置實施牽引力標定的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為標定裝置實施垂直力標定的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為標定裝置實施側(cè)向力標定的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為標定裝置實施側(cè)向力標定的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為旋耕機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為鎮(zhèn)壓器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為鎮(zhèn)壓器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為鎮(zhèn)壓器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為本實用新型土槽試驗臺主體結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖20為本實用新型土槽試驗臺主體結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖21為本實用新型土槽試驗臺的工作狀態(tài)參考圖。

具體實施方式

為了進一步闡明本實用新型的技術(shù)方案與技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型做進一步的介紹。

如圖10、圖20所示的一種土槽試驗臺，包括土槽1，鋪設(shè)在土槽1兩側(cè)的平行軌道2，在軌道2上行駛的臺車3以及安裝在臺車3上的控制臺8、測試平臺4、土壤整理恢復(fù)裝置、砝碼杠桿式可移動靜標定裝置等組成部分，具體如下：

（一）土槽、軌道及臺車，如圖1至圖4所示：

所述土槽1為地坑式土槽，前后兩段為緩沖區(qū)，臺車3從緩沖區(qū)出發(fā)，逐漸加速到試驗所需的前進速度、動力輸出軸轉(zhuǎn)速、耕深等參數(shù)條件時，控制臺8的控制系統(tǒng)才開始采集數(shù)據(jù)。地坑式土槽系磚混結(jié)構(gòu)，槽壁槽底敷設(shè)砂漿防水層，槽內(nèi)從底向上分別填充大石塊、小石塊、碎石、沙石及工程土，優(yōu)點是有機質(zhì)含量低，可避免微生物孳生而散發(fā)腐臭氣味，改善實驗室內(nèi)工作環(huán)境；缺點是降低了對農(nóng)田土壤的模擬程度。土槽設(shè)有自來水噴灌裝置，槽底有排水設(shè)施，因而土體的含水量和含水率可調(diào)節(jié)，從干燥到過飽和，以模擬旱地或水田的土壤性狀。

土槽1槽沿兩側(cè)對稱鋪設(shè)軌道2，支承臺車的行駛和駐停，軌道兩端設(shè)置緩沖限位器以確保臺車3在極限狀態(tài)下不致越位脫軌。

本實用新型土槽試驗臺的臺車3設(shè)計為四輪驅(qū)動，包括車輪、車架、驅(qū)動裝置、傳動與制動機構(gòu)等組成部分，設(shè)計行駛速度為0.13～2.5米/秒，相當(dāng)于0.468～9km/h，牽引力≥2500N。

所述驅(qū)動裝置為變頻調(diào)速雙向電機31，所述變頻調(diào)速雙向電機31的動力輸出軸通過一雙離合變速箱32與傳動機構(gòu)33連接，如圖4所示。

所述雙離合變速箱32設(shè)計為兩檔變速，分高速檔和低速檔。雙離合變速箱2的箱體內(nèi)設(shè)有第一離合器3201、第二離合器3202和傳動齒輪組，所述第一離合器3201、第二離合器3202均采用電磁離合器，以相背的方式串接在雙離合變速箱輸入軸3215上，即兩電磁離合器的主動盤相近，從動盤相遠，所述第一離合器3201、第二離合器3202的主動盤之間通過隔套隔開。所述傳動齒輪組包括固定在第一離合器3201從動盤上的第一齒輪3217，固定在第二離合器3202從動盤上的第二齒輪3203，固定在第一過渡軸3214上的第三齒輪3216、第四齒輪3204和第五齒輪3205，固定在雙離合變速箱輸出軸3211上的第十齒輪3210。所述第一齒輪3217與第三齒輪3216嚙合，第二齒輪3203與第四齒輪3204嚙合，所述第一齒輪3217的分度圓直徑大于第二齒輪3203，第四齒輪3204的分度圓直徑大于所述第三齒輪3216與第五齒輪3205。所述第一過渡軸3214與輸出軸3211之間還設(shè)有第二過渡軸3213和第三過渡軸3212兩個中間過渡軸，所述第二過渡軸3213上固定安裝有第六齒輪3206和第七齒輪3207，第三過渡軸3212上固定安裝有第八齒輪3208和第九齒輪3209，所述第五齒輪3205與第六齒輪3206嚙合，第七齒輪3207與第八齒輪3208嚙合，第九齒輪3209與第十齒輪3210嚙合，且在同一中間過渡軸上和不同中間過渡軸間，第二過渡軸3213和第三過渡軸3212上作為動力輸入端的齒輪分度圓直徑均大于作為動力輸出端的齒輪的分度圓直徑，使傳動速度遞減，如圖2所示。

本實用新型臺車3用兩個電磁離合器分別聯(lián)接高速檔和低速檔，在通過土槽試驗臺測試機具，需要模擬快速作業(yè)時，選高速檔，控制第一離合器3201的從動盤與主動盤結(jié)合，第二離合器3202處于分開的狀態(tài)；需要模擬慢速作業(yè)時選低速檔，制第二離合器3202的從動盤與主動盤結(jié)合，第一離合器3201處于分開的狀態(tài)，再配合電動機的變頻調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)高、低速兩檔的無級調(diào)速。另外，通過變速箱變速，在速度變慢的同時，扭矩會變大，故變速箱的軸徑從高速軸到低速軸，會越變越大，齒輪的模數(shù)也會越來越大，假設(shè)所述第十齒輪3210和與其嚙合的第九齒輪3209的模數(shù)為M1，所述第五齒輪3205和其余中間過渡軸上的齒輪（第六、第七和第八齒輪） 的模數(shù)為M2，第一齒輪3217、第二齒輪3203、第三齒輪3216和第四齒輪3204的模數(shù)為M3，則M1>M2>M3。

所述傳動機構(gòu)33包括連接兩前輪3301的前輪軸3306、連接兩后輪的后輪軸3303以及連接前輪軸3306與后輪軸3303的萬向傳動軸3307，所述前輪軸3306、后輪軸3303通過傳動軸固定座3302安裝在車架上。所述萬向傳動軸3307兩端分別設(shè)有鉸鏈連接結(jié)構(gòu)，所述鉸鏈連接結(jié)構(gòu)通過過渡軸、雙錐齒輪與前輪軸3306、后輪軸3303傳動連接，使傳動力改變方向。

所述制動機構(gòu)包括對稱設(shè)置在前輪軸3306左右兩側(cè)的制動盤3304和電磁鉗盤式制動器3305，所述制動盤3304固定安裝在所述前輪軸3306上，其外側(cè)盤體位于電磁鉗盤式制動器3305的鉗口處。所述電磁鉗盤式制動器3305得電時鉗口釋放，失電時鉗口夾緊，以保障車體在斷電時的行車安全。臺車3在行走過程中，需要隨時能夠制動，因為實驗室用土槽使用頻率低，且不是高速長距離運行，故選用電磁鉗盤式制動器，通過彈簧制動，電力釋放，結(jié)構(gòu)簡單安裝方便，更換快捷，制動襯墊磨損后調(diào)整也簡單。

所述變頻調(diào)速雙向電機31安裝在車架上，位于車體一側(cè)前輪的上方，如圖4所示，所述雙離合變速箱32的輸入軸3215、第一過渡軸3214、第二過渡軸3213、第三過渡軸3212與輸出軸3211由上至下依次排列，且使其軸心位于同一豎向線上，雙離合變速箱32的輸出軸3211與前輪軸3306的一端傳動連接，所述前輪軸3306的另一端則通過雙錐齒輪帶動萬向傳動軸3307轉(zhuǎn)動，再由萬向傳動軸3307帶動后輪軸3303轉(zhuǎn)動。

所述雙離合變速箱32箱體外部設(shè)有安裝支架，箱體頂部設(shè)有通過吊環(huán)螺栓固定的端蓋，所述端蓋上設(shè)有 透氣塞。

（二）測試平臺，如圖5至圖10所示；

所述測試平臺4包括基板48、動力輸出機構(gòu)7、耕深測量裝置49、三維測力裝置410等組成部分。

所述基板48安裝在行走臺車3的車架上，通過沿車架寬度方向延伸的燕尾滑槽與車架連接。測試平臺4通過電機和絲杠控制基板48左右移動，以便充分利用土槽1的寬度，減少土壤整理次數(shù)。

所述基板48的尾部通過拖拉機液壓三點懸掛裝置與三維測力裝置410連接，用于感知被測機具9在試驗行程中的水平縱向受力（前進方向土壤阻力或臺車牽引力）、豎直向受力（被測機具重力與土壤反力的合力）以及水平橫向受力（土壤側(cè)向反力）。同時針對液壓三點懸掛裝置，基板48上安裝有一套由獨立的電機和油泵組成的液壓供油系統(tǒng)，實現(xiàn)對被測機具的掛接和起落，并模擬拖拉機配掛機具對耕深的浮動控制和位置控制。

所述三維測力裝置410包括采用空心鋼管制成的測力架以及安裝在測力架上的傳感器組。所述測力架由對齊并在一起的前框架和后框架組成，所述前框架與后框架結(jié)構(gòu)相同，如圖10所示，液壓三點懸掛裝置的連接桿44按照三點懸掛裝置的常規(guī)連接方式與所述前框架的上懸掛孔和下懸掛銷鉸接，后框架左右兩側(cè)的下連接套與被測機具9的下懸掛銷鉸接，后框架的上懸掛孔通過伸縮可調(diào)節(jié)的螺桿與被測機具9機身中部的后懸掛孔鉸接，使測力架和被測機具9能相互獨立地調(diào)節(jié)俯仰，保證測力架在試驗測量時其框架保持垂直于土槽1的姿態(tài)，并且被試機具9在試驗測量時持正常的作業(yè)姿態(tài), 以提高測量精度。

如圖9所示，所述前框架和后框架均為左右對稱結(jié)構(gòu)，呈“A”字型，依照液壓三點懸掛裝置標準設(shè)計，由兩側(cè)臂和橫向連接在兩側(cè)臂之間的橫桿組成，所述側(cè)臂下部為一段豎桿。所述后框架的橫桿中部還設(shè)有可拆卸的連接掛鉤，用于掛接傳感器標定裝置的連接端頭。以行走臺車3的牽引方向（即土槽軌道延伸的方向）為X軸方向，所述橫桿延伸的方向為Y軸方向，豎直方向為Z軸方向，所述傳感器組包括三個按牽引方向布置的X軸拉壓力傳感器、兩個按豎向布置的Z軸拉壓力傳感器和一個按橫桿方向布置的Y軸拉壓力傳感器。各傳感器一端的關(guān)節(jié)軸承以螺栓和螺母的連接方式固定在前框架上，另一端也通過螺栓和螺母的連接方式固定在后框架上，即保證了非測力方向的必要運動自由度，又消除或縮小了測力方向上的機械間隙，有利于提高測量精度。同時，為了配合各傳感器的安裝方位，可采用輔助支架安裝傳感器，將所述支架焊接固定在測力架上，再將傳感器的關(guān)節(jié)軸承通過螺栓螺母固定在所述輔助支架上。三個X軸拉壓力傳感器分別布置在測力架頂部的下方和前、后框架的側(cè)臂豎桿上，且三個X軸拉壓力傳感器在測力架上左右對稱，兩個Z軸拉壓力傳感器左右對稱地布置在測力架前、后框架的兩側(cè)臂豎桿上，所述Y軸拉壓力傳感器則布置在前、后框架橫桿的中部。

針對六個拉壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊一般需要配置6個模擬信號輸入通道。本實施例中將三個X軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與數(shù)據(jù)采集模塊連接，兩個Z軸拉壓力傳感器并聯(lián)或串聯(lián)后與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，可以使占用數(shù)據(jù)采集模塊的通道數(shù)由6個減少到3個，且能增大輸出信號，自動完成對被測參量的算術(shù)求和，簡化數(shù)據(jù)處理程序，提高測量精度。傳感器串聯(lián)電路的輸出電壓近似為各傳感器輸出電壓之和，各傳感器均需一個獨立電源供橋；傳感器并聯(lián)電路的輸出電壓近似為各傳感器輸出電壓的平均值，而其輸出電流近似為各傳感器輸出電流之和，各傳感器可共用一組電源供橋。兩者相比較，傳感器并聯(lián)方式有綜合精度高、受外界干小、各傳感器可共用一個電源供橋從而簡化測試電路的優(yōu)點，所以本實施例優(yōu)選采用同軸傳感器并聯(lián)的信號輸出方式。為了減少傳感器偏載誤差，對并聯(lián)電路所使用的各傳感器除應(yīng)保證靈敏度一致外，還應(yīng)保證輸出電阻一致，機械標定傳感器時宜采用整體標定方式。

所述耕深測量裝置49安裝在基板48上，包括收繩式位移傳感器和安裝有滑輪的伸縮桿，所述伸縮桿的一端延伸到被測機具9的上方，收繩式位移傳感器拉出的鋼絲繩繞過伸縮桿上的滑輪，垂直系于被測機具9上，收繩式位移傳感器隨被測機具9試驗行程入土深度變化而牽放鋼絲繩，傳遞到編碼器而輸出數(shù)字信號給數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)對機具耕深的測量。

所述動力輸出機構(gòu)包括一變頻調(diào)速電動機4706、一設(shè)有掛擋手柄45的汽車用五檔變速器4701與一分向變速箱4702，所述電動機4706通過一級皮帶輪減速帶動所述變速器4701，變速器4701輸出動力經(jīng)過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器46傳遞給分向變速箱4702。所述分向變速箱4702將動力分為中央傳遞和側(cè)邊傳遞兩路，設(shè)有沿牽引方向設(shè)置的第一輸出軸和垂直于第一輸出軸的第二輸出軸，分向變速箱輸入軸通過雙錐齒輪結(jié)構(gòu)與第二輸出軸傳動連接，所述第二輸出軸再通過一副雙錐齒輪結(jié)構(gòu)將動力傳輸給所述第一輸出軸。所述第一輸出軸通過末級鏈傳動將4703與動力輸出軸4704傳動連接，動力輸出軸4704可通過萬向傳動軸4705將動力傳遞給被測機具9，所述動力輸出軸4704安裝在基板48下方。所述第二輸出軸可通過側(cè)邊鏈傳動將動力傳遞給被測機具。對第一輸出軸、第二輸出軸的選擇需根據(jù)被測機具的實際使用需求調(diào)整，其一輸出軸工作時，另一輸出軸空轉(zhuǎn)。

（三）土壤整理恢復(fù)裝置，如圖15至圖18所示；

所述土壤整理恢復(fù)裝置的功能是旋耕松土、壓實碾平及噴水，整備土壤達到后續(xù)試驗所需要模擬的物理性狀，如一定的平整度、堅實度、含水率及性狀的均勻性等。

本實施例中，所述土壤整理恢復(fù)裝置包括一臺旋耕機6和一臺鎮(zhèn)壓器7。

所述旋耕機6由帶減速器的電動機提供動力，通過萬向傳動軸62驅(qū)動旋耕機刀架工作，配電動推桿61帶動旋耕機刀架起落。

所述鎮(zhèn)壓器7包括升降電機與鎮(zhèn)壓輪75，所述升降電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與升降絲杠76連接，鎮(zhèn)壓輪安裝架71固定在升降絲杠76的螺母套上，所述鎮(zhèn)壓輪安裝架71包括上下兩個“ㄇ”形支架，上部“ㄇ”形支架由一橫桿和連接在橫桿下方兩端的豎桿組成，所述豎桿設(shè)有彈簧緩沖器78；下部“ㄇ”形支架包括橫桿和連接在其橫桿下方兩端的豎板710，所述豎板710的外側(cè)的安裝有限位板711，所述限位板711豎向設(shè)置且垂直于豎板710，限位板711與豎板710的連接部位通過加強肋加強連接，限位板711的前后兩側(cè)設(shè)有夾持限位板711的限位滾輪79，所述限位滾輪79通過支架安裝在臺車車架上。所述上部“ㄇ”形支架通過豎桿與下部 “ㄇ”形支架的橫桿連接，鎮(zhèn)壓輪5通過其兩端的輪軸與下部 “ㄇ”形支架的兩豎板710鉸接，所述鎮(zhèn)壓器7通過安裝支架74安裝在臺車車架上，所述安裝支架74通過軸承座73與升降絲杠76連接。

本實施例中，所述控制臺8及所述旋耕機6安裝在臺車車架的前部，鎮(zhèn)壓器7安裝在臺車車架的中部，測試平臺4安裝在鎮(zhèn)壓器7后方，被測機具9掛接在所述測試平臺4的尾部，臺車驅(qū)動裝置31安裝在旋耕機6與鎮(zhèn)壓器7之間的車架位置上，臺車傳動機構(gòu)33中，所述萬向傳動軸3307設(shè)置在車架的一側(cè)，所述雙離合變速箱32設(shè)置在車架的另一側(cè)，整體結(jié)構(gòu)安排合理緊湊。

（四）砝碼杠桿式可移動靜標定裝置，如圖11至圖14所示；

所示砝碼杠桿式可移動靜標定裝置，包括一底部設(shè)有滾輪的可移動的小車，所述小車設(shè)有水平的底板5101，所述底板5101上安裝有豎直設(shè)置的砝碼支架5102和杠桿支架5103，砝碼支架5102位于所述杠桿支架5103的后側(cè)。

所述杠桿支架5103上安裝有纏帶輪5108，杠桿支架5103的頂端和前側(cè)設(shè)有U型卡槽，纏帶輪5108通過其左右兩側(cè)的中心軸螺桿卡在所述卡槽內(nèi)，并通過螺母緊定。所述纏帶輪5108與一設(shè)置在纏帶輪5108后方的杠桿臂5107固定連接。所述砝碼支架5102的頂端設(shè)有一定滑輪5105，連接砝碼盤的第二連接帶從定滑輪5105上方繞過與所述杠桿臂5107連接。

上述方案中，所述杠桿支架5103與纏帶輪5108、杠桿臂5107構(gòu)成了標定裝置杠桿結(jié)構(gòu)的主要組成部分，纏帶輪5108的中心軸即為杠桿結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動中心，通過調(diào)整杠桿結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動中心兩側(cè)力臂的比例，即纏帶輪5108半徑與纏帶輪中心軸到杠桿臂5107后端面距離之比，可將砝碼重力放大到合適的倍數(shù)后轉(zhuǎn)化為施加在三維測力裝置上的力。

所述纏帶輪5108通過頭部設(shè)有連接端頭的第一連接帶5104與三維測力裝置410連接，所述第一連接帶5104的尾部固定在纏帶輪的頂端，標定時，第一連接帶5104從纏帶輪5108下方繞過。為了使尺寸計算精準，所述第一連接帶5104優(yōu)選采用抗拉強度高的薄型材料制作，如鋼帶。所述砝碼5106采用C 型砝碼，所述砝碼盤即為C型砝碼掛盤。

所述杠桿臂5107的后側(cè)設(shè)有連接砝碼盤第二連接帶的端頭，所述端頭的后側(cè)面在豎直方向上為圓弧形面（即端頭后側(cè)面的豎向截面為圓弧形），所述圓弧形面的圓心落在纏帶輪的中心軸上，第二連接帶連接在所述圓弧形面的下部，貼覆在弧形面上一段，當(dāng)杠桿臂5107帶動端頭發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動時，可使杠桿結(jié)構(gòu)的力臂保持不變。

所述杠桿臂5107的主體兩塊夾板組成，兩夾板的后端連接在一起，兩夾板的前端通過軸孔套在纏帶輪5108兩側(cè)的螺桿上，并通過螺釘固定在纏帶輪5108的輪盤上。所述夾板上設(shè)有多個沿杠桿臂5107延伸的軸孔，可用于調(diào)整杠桿結(jié)構(gòu)兩側(cè)力臂的比例。

所述底板5101上表面設(shè)有多根限位鋼管，其中至少包括一組沿水平面縱向排列的兩根鋼管、一組沿水平面橫向方向排列的兩根鋼管，具體可采用正四角形排列的方式在底板上布置四根鋼管。對應(yīng)所述限位鋼管，本實施例標定裝置配有一夾持梁，所述夾持梁的兩端均設(shè)有套筒，用于套在對應(yīng)的兩根限位鋼管上，所述套筒通過緊定螺釘固定在限位鋼管上，所述夾持梁的主體可通過U型卡夾固定在液壓三點懸掛裝置連接三維測力裝置410的連接桿44上。

采用如上所述砝碼杠桿式可移動靜標定裝置整體標定三維測力裝置410的過程如下：

（1）確保所述三維測力裝置410處于垂直于地面的豎直狀態(tài)，將標定裝置小車移動到三維測力裝置410的后方，將所述夾持梁套在小車的左右兩個限位鋼管上，處于松弛狀態(tài)。調(diào)整所述纏帶輪5108在杠桿支架5103上的高度，將其安裝在杠桿支架5103的頂端，將第一連接帶5104的連接端頭掛在所述三維測力裝置410的掛鉤上，緊固纏帶輪5108兩側(cè)螺母，移動小車，使第一連接帶5104脫離纏帶輪的部分沿前后方向水平繃直。將所述夾持梁套在橫向排列的兩根限位鋼管上，在合適的高度位置通過U形卡夾與連接桿44固定連接上，并通過緊定螺釘將夾持梁固定在所述限位鋼管上，進而使三維測力裝置整體與標定裝置相對固定，如圖11所示。將三維測力裝置410與小車固定不動后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進入測力傳感裝置受X軸牽引力的標定過程，標定過程中，向所述砝碼盤中逐級增加砝碼。

設(shè)本實施例中杠桿比為1:8（纏帶輪的半徑：纏帶輪中心軸到杠桿臂端頭后側(cè)面的距離）。三維測力裝置410對于牽引力的設(shè)計量程為5886N（600kgf），靜態(tài)標定時最大加載可達設(shè)計量程的110%，擬作640kgf。對此分作8級，標定過程中砝碼盤從零開始逐級加載，每級在掛盤上增加兩個C形砝碼（10kgf），依杠桿比即各級加載為80kgf、160kgf、240kgf、320kgf、400kgf、480kgf、560kgf、640kgf，用儀器顯示傳感器信號圖形，記錄數(shù)據(jù)；然后逐級卸載同時顯示圖形記錄數(shù)據(jù)，直至全部卸載為零。如此反復(fù)進行3～5次，將儀器記錄的圖形和數(shù)據(jù)進行處理，得到三維測力架對于牽引力(縱向拉力)測量的靜態(tài)性能指標，如線性、靈敏度、滯差等。

（2）在步驟（1）基礎(chǔ)上進入測力傳感裝置受Z軸垂直力的標定過程時，從三維測力裝置410上卸下連接端頭，松開夾持梁，后退小車，調(diào)整所述纏帶輪5108的高度到杠桿支架的中腰，如圖12所示，將第一連接帶5104的連接端頭掛在所述三維測力裝置410的測力架上，緊固纏帶輪5108兩側(cè)螺母，移動小車，使第一連接帶5104脫離纏帶輪的部分保持豎直狀態(tài)，通過夾持梁將將三維測力裝置與小車固定不動后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進入測力傳感裝置受Z軸垂直力的標定過程。

此標定過程中，三維測力裝置410對于垂直受力的設(shè)計量程為3924N（400kgf），靜態(tài)標定時最大加載可達設(shè)計量程的110%，擬作440kgf。對此分作11級，從零開始逐級加載，每級在掛盤上增加一個C形砝碼（5kgf），依杠桿比即各級加載為40kgf、80kgf、120kgf、160kgf、200kgf、240kgf、280kgf、320kgf、360kgf、400kgf、440kgf，用儀器顯示信號圖形，記錄數(shù)據(jù)；然后逐級卸載同時顯示圖形記錄數(shù)據(jù)，直至全部卸載為零。如此反復(fù)進行3～5次，將儀器記錄的圖形和數(shù)據(jù)進行處理，得到三維測力裝置對于負重測量的靜態(tài)性能指標，如線性、靈敏度、滯差等。

（3）在步驟（1）或步驟（2）基礎(chǔ)上進入測力傳感裝置受Y軸側(cè)向力的標定過程時，從三維測力裝置410上卸下連接端頭，松開并脫下夾持梁，后退小車，并將小車旋轉(zhuǎn)90度，調(diào)整所述纏帶輪5108的高度到杠桿支架的頂端，如圖13所示，將第一連接帶5104的連接端頭掛在所述三維測力裝置410的測力架上，緊固纏帶輪5108兩側(cè)螺母，移動小車，使所述第一連接帶5104脫離纏帶輪的部分沿左右方向水平繃直，通過夾持梁將將三維測力裝置410與小車固定不動后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進入測力傳感裝置受Y軸側(cè)向力的標定過程。

此標定過程中，三維測力裝置410對于側(cè)向力的設(shè)計量程為1962N（200kgf），靜態(tài)標定時最大加載可達設(shè)計量程的110%，擬作240kgf。對此分作6級，從零開始逐級加載。每級在掛盤上增加一個C形砝碼（5kgf），依杠桿比即各級加載為40kgf、80kgf、120kgf、160kgf、200kgf、240kgf，用儀器顯示信號圖形，記錄數(shù)據(jù)；然后逐級卸載同時顯示圖形記錄數(shù)據(jù)，直至全部卸載為零。如此反復(fù)進行3～5次，將儀器記錄的圖形和數(shù)據(jù)進行處理，得到三維測力架對于右側(cè)拉力測量的靜態(tài)性能指標，如線性、靈敏度、滯差等。

本實用新型土槽試驗臺可實現(xiàn)土槽試驗對前進方向（X向）土壤阻力或臺車牽引力、機具重力（Z向）與土壤反力的合力以及土壤側(cè)向（Y向）反力等參數(shù)的精確測試，由六個拉壓傳感器的間距和各個傳感器測得的受力，經(jīng)簡便的四則運算公式即可計算獲知作用于機具上的X，Y，Z軸上的分力和力矩，由此實現(xiàn)了三維測力，避免了傳統(tǒng)測力裝置在試驗前需要在被測機具上貼應(yīng)變片的準備工作，便于更換機具。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。