本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置，適用于對(duì)拉壓力傳感器的標(biāo)定。

背景技術(shù)：

農(nóng)機(jī)具土槽試驗(yàn)是對(duì)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械整機(jī)或工作部件進(jìn)行試驗(yàn)的有效手段，對(duì)于農(nóng)業(yè)裝備新產(chǎn)品的研究開發(fā)具有重要的意義，與田間試驗(yàn)相比，土槽試驗(yàn)臺(tái)具有費(fèi)用少，條件可控，能縮短研究周期等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有土槽試驗(yàn)臺(tái)的形式基本有二種：一種是土槽移動(dòng)，試驗(yàn)部件相對(duì)固定；另一種是土槽不動(dòng)，試驗(yàn)部件沿土槽移動(dòng)，它與田間作業(yè)情況較相似，相對(duì)而言，前者多為小型土槽，后者大多為大型土槽。土槽試驗(yàn)臺(tái)主要用于耕耘機(jī)械、播種機(jī)械、移栽機(jī)械、挖掘式收獲機(jī)械等整機(jī)或工作部件的試驗(yàn)研究和性能測試，且其中對(duì)于土壤工作部件來說，研究土壤作用在試驗(yàn)部件上的合力或在X、Y、Z軸上的分力尤其重要，故測力裝置是土槽試驗(yàn)臺(tái)的主要組成部分，而對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定是保障數(shù)據(jù)測量精準(zhǔn)的重要試驗(yàn)過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的技術(shù)目的是提供一種適用于拉壓力傳感器的砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置。

本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案為：

一種砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置，設(shè)有一可移動(dòng)的小車，其特征在于：

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(biāo)定裝置處于初始狀態(tài)時(shí)，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(dòng)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。所述纏帶輪通過設(shè)有連接端頭的第一連接帶與安裝了傳感器的測力裝置連接，所述第一連接帶的尾部固定在纏帶輪上，標(biāo)定時(shí)，第一連接帶從纏帶輪下方繞過。

上述方案中，所述杠桿支架與纏帶輪、杠桿臂構(gòu)成了標(biāo)定裝置杠桿結(jié)構(gòu)的主要組成部分，纏帶輪的中心軸即為杠桿結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，通過調(diào)整杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心兩側(cè)力臂的比例，即纏帶輪半徑與纏帶輪中心軸到杠桿臂端頭后側(cè)面的距離之比，可將砝碼重力放大到合適的倍數(shù)后轉(zhuǎn)化為施加在測力裝置上的力。

在上述方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)或優(yōu)選的方案還包括：

所述第一連接帶優(yōu)選采用鋼帶。

所述砝碼優(yōu)選采用C 型砝碼，所述砝碼盤為C型砝碼掛盤。

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)有多個(gè)沿杠桿臂延伸的軸孔，方便調(diào)整所述杠桿結(jié)構(gòu)兩側(cè)力臂的比例。

本實(shí)用新型標(biāo)定裝置設(shè)有一夾持梁，所述底板上表面設(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(duì)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與外部機(jī)構(gòu)固定連接，用于穩(wěn)定小車與測力裝置的相對(duì)位置，使標(biāo)定裝置整體與測力裝置相對(duì)固定。

一種采用如上所述砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，以測力裝置前后方向?yàn)閄軸方向，豎向方向?yàn)閆軸方向，左右方向?yàn)閅軸方向，其特征在于，包括以下步驟：

使小車處于測力裝置的后方，調(diào)整所述纏帶輪在杠桿支架上的高度，將連接端頭連接在所述測力裝置上，第一連接帶從纏帶輪下方繞過，緊固纏帶輪兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使第一連接帶脫離纏帶輪的部分沿前后方向水平繃直，將測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受X軸牽引力的標(biāo)定過程，標(biāo)定過程中，向所述砝碼盤中逐級(jí)增加砝碼；

使小車處于測力裝置的后方，調(diào)整所述纏帶輪的高度，將連接端頭連接在所述測力裝置上，第一連接帶從纏帶輪下方繞過，緊固纏帶輪兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使第一連接帶脫離纏帶輪的部分保持豎直狀態(tài)，將測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受Z軸垂直力的標(biāo)定過程，標(biāo)定過程中，向所述砝碼盤中逐級(jí)增加砝碼；

使小車處于測力裝置的后方，將小車轉(zhuǎn)動(dòng)90度，調(diào)整所述纏帶輪的高度，將連接端頭連接在所述測力裝置上，第一連接帶從纏帶輪下方繞過，緊固纏帶輪兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使第一連接帶脫離纏帶輪的部分沿左右方向水平繃直狀態(tài)，將測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受Y軸側(cè)向力的標(biāo)定過程，標(biāo)定過程中，向所述砝碼盤中逐級(jí)增加砝碼。

有益效果：

本實(shí)用新型砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置適用于對(duì)采用拉壓力傳感器的測力裝置的整體標(biāo)定，尤其是土槽試驗(yàn)臺(tái)使用的三維測力裝置，可實(shí)現(xiàn)土槽試驗(yàn)對(duì)前進(jìn)方向（X向）土壤阻力或臺(tái)車牽引力、機(jī)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。本實(shí)用新型標(biāo)定裝置具有設(shè)計(jì)合理，測量精準(zhǔn)，但設(shè)備造價(jià)低，易于生產(chǎn)制造的優(yōu)點(diǎn)，適合推廣使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置實(shí)施牽引力標(biāo)定的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置實(shí)施垂直力標(biāo)定的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置實(shí)施側(cè)向力標(biāo)定的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型標(biāo)定裝置實(shí)施側(cè)向力標(biāo)定的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為三維測力裝置測力架結(jié)構(gòu)與傳感器配置的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步闡明本實(shí)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(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的介紹。

如圖1至圖4所示的一種砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置，包括一底部設(shè)有滾輪的可移動(dòng)的小車，所述小車設(shè)有水平的底板101，所述底板101上安裝有豎直設(shè)置的砝碼支架102和杠桿支架103，砝碼支架102位于所述杠桿支架103的后側(cè)。

所述杠桿支架103上安裝有纏帶輪108，杠桿支架103的頂端和前側(cè)設(shè)有U型卡槽，纏帶輪108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108與一設(shè)置在纏帶輪108后方的杠桿臂107固定連接。所述砝碼支架102的頂端設(shè)有一定滑輪105，連接砝碼盤的第二連接帶從定滑輪105上方繞過與所述杠桿臂107連接。所述纏帶輪108通過設(shè)有連接端頭的第一連接帶104與安裝了拉壓傳感器的測力裝置連接，所述第一連接帶104的尾部固定在纏帶輪的頂端，標(biāo)定時(shí)，第一連接帶104從纏帶輪108下方繞過。為了使尺寸計(jì)算精準(zhǔn)，所述第一連接帶104優(yōu)選采用抗拉強(qiáng)度高的薄型材料，如鋼帶等。

所述砝碼106采用C 型砝碼，所述砝碼盤即為C型砝碼掛盤。

所述杠桿臂107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（即豎向截面為圓弧形），所述圓弧形面的圓心落在所述纏帶輪108的中心軸上。所述第二連接帶的尾部固定在所述圓弧形面的下部，貼覆在圓弧形面上一段，在砝碼盤上逐級(jí)增加砝碼，杠桿臂107帶動(dòng)端頭發(fā)生輕微轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使杠桿結(jié)構(gòu)后側(cè)的力臂長度保持不變。

所述杠桿臂107的主體由兩塊夾板組成，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108兩側(cè)的螺桿上，并通過螺釘固定在纏帶輪108的輪盤上。所述夾板上設(shè)有多個(gè)沿杠桿臂107延伸的軸孔，用于調(diào)整纏帶輪108中心軸兩側(cè)力臂的比例。

所述底板101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(duì)應(yīng)所述限位鋼管，本實(shí)施例標(biāo)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(duì)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形卡夾固定在外部機(jī)構(gòu)上，進(jìn)而使整個(gè)標(biāo)定裝置在標(biāo)定過程中保持不動(dòng)。

以標(biāo)定三維測力裝置為例，如圖5所示，所述三維測力裝置用于感知土槽試驗(yàn)臺(tái)中被測機(jī)具在試驗(yàn)行程中的水平縱向受力（前進(jìn)方向土壤阻力或臺(tái)車牽引力）、豎直向受力（被測機(jī)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），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(duì)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，土槽試驗(yàn)臺(tái)的行走臺(tái)車與所述前框架鉸接，所述后框架用于與被測機(jī)具連接，后框架后側(cè)面中部設(shè)有可拆卸的掛鉤，用于掛接標(biāo)定裝置第一連接帶的連接端頭。所述前框架和后框架均為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，呈“A”字型，如圖5所示，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。以三維測力裝置的前后方向（即行走臺(tái)車的牽引方向）為X軸方向，所述橫桿延伸的方向?yàn)閅軸方向，豎直方向?yàn)閆軸方向，所述傳感器組包括三個(gè)按牽引方向布置的X軸拉壓力傳感器、兩個(gè)按豎向布置的Z軸拉壓力傳感器和一個(gè)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分別固定在前框架上，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(yùn)動(dòng)自由度，又消除或縮小了測力方向上的機(jī)械間隙，有利于提高測量精度。

一種用于上述三位測力裝置，采用如上砝碼杠桿式可移動(dòng)靜標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，實(shí)施過程包括以下步驟：

（一）確保所述三維測力裝置處于垂直于地面的豎直狀態(tài)，將標(biāo)定裝置小車移動(dòng)到三維測力裝置的后方，將所述夾持梁套在小車的左右兩個(gè)限位鋼管上，處于松弛狀態(tài)。調(diào)整所述纏帶輪108的在杠桿支架103上的高度，將其安裝在杠桿支架103的頂端，將第一連接帶104的連接端頭掛在所述測力裝置的掛鉤上，緊固纏帶輪108兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使第一連接帶104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形卡夾固定在行走臺(tái)車與測力架的連接桿上，并通過緊定螺釘將夾持梁固定在所述限位鋼管上，進(jìn)而使三維測力裝置整體與標(biāo)定裝置相對(duì)固定，如圖1所示。將三維測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受X軸牽引力的標(biāo)定過程，標(biāo)定過程中，向所述砝碼盤中逐級(jí)增加砝碼。

設(shè)本實(shí)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）。三維測力裝置對(duì)于牽引力的設(shè)計(jì)量程為5886N（600kgf），靜態(tài)標(biāo)定時(shí)最大加載可達(dá)設(shè)計(jì)量程的110%，擬作640kgf。對(duì)此分作8級(jí)，標(biāo)定過程中砝碼盤從零開始逐級(jí)加載，每級(jí)在掛盤上增加兩個(gè)C形砝碼（10kgf），依杠桿比即各級(jí)加載為80kgf、160kgf、240kgf、320kgf、400kgf、480kgf、560kgf、640kgf，用儀器顯示傳感器信號(hào)圖形，記錄數(shù)據(jù)；然后逐級(jí)卸載同時(shí)顯示圖形記錄數(shù)據(jù)，直至全部卸載為零。如此反復(fù)進(jìn)行3～5次，將儀器記錄的圖形和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到三維測力架對(duì)于牽引力(縱向拉力)測量的靜態(tài)性能指標(biāo)，如線性、靈敏度、滯差等。

（二）在步驟（一）基礎(chǔ)上進(jìn)入測力裝置受Z軸垂直力的標(biāo)定過程時(shí)，從三維測力裝置上卸下連接端頭，松開夾持梁，后退小車，調(diào)整所述纏帶輪108的高度到杠桿支架的中腰，如圖2所示，將連接端頭連接在所述測力裝置上，緊固纏帶輪108兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使第一連接帶104脫離纏帶輪的部分保持豎直狀態(tài)，通過夾持梁將三維測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受Z軸垂直力的標(biāo)定過程。

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

（三）在步驟（一）或步驟（二）基礎(chǔ)上進(jìn)入測力裝置受Y軸側(cè)向力的標(biāo)定過程時(shí)，從三維測力裝置上卸下連接端頭，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108的高度到杠桿支架的頂端，如圖3所示，將連接端頭連接在所述測力裝置的掛鉤上，緊固纏帶輪108兩側(cè)螺母，移動(dòng)小車，使所述第一連接帶104脫離纏帶輪的部分沿左右方向水平繃直，通過夾持梁將三維測力裝置與小車固定不動(dòng)后再開啟傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，進(jìn)入測力裝置受Y軸側(cè)向力的標(biāo)定過程。

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

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