[发明专利]轴销式力传感器及农机悬挂装置及土壤阻力测量方法

说明书

本发明公开了一种轴销式力传感器及采用该轴销式力传感器的农机悬挂装置及土壤阻力测量方法，轴销式力传感器的轴销本体上设置有检测单元，检测单元的感应芯片包括相垂直的X向感应芯片和Y向感应芯片；农机悬挂装置包括上拉杆、下拉杆、提升杆、提升臂，下拉杆或上拉杆的前端通过轴销式力传感器与农机铰接，或者，下拉杆或上拉杆的后端通过轴销式力传感器与农机具铰接；本发明的土壤阻力测量方法，在应用前对轴销式力传感器进行标定，将MAP图写入电控单元，实际作业时，根据测量的Mx和My值，通过查询MAP图，可快速得到土壤阻力的大小，便于控制农机具在土壤中的深度，能满足各种土壤深度作业需求，并且土壤阻力的测量准确便捷。

技术领域

本发明涉及力测量技术领域，尤其涉及一种可测量多方向力的轴销式力传感器以及采用该轴销式力传感器的农机悬挂装置以及该农机悬挂装置的土壤阻力测量方法。

背景技术

目前，市场上的传统轴销式力传感器1’，其结构如图1至图4所示，在轴销本体的长度方向，间隔地安装两个感应芯片，即安装方向相同的两个X向感应芯片12X，轴销受到X方向的力F(F=F1+F2),轴销本体发生微变形，两个感应芯片分别感应轴销本体的变形量，经控制单元处理后，输出力的大小值。这种传感器，结构简单，在称重等领域得到了广泛的应用。

在某些领域，比如拖拉机梨耕机组，如图5所示，为了测量耕作时的土壤阻力大小，一般在下拉杆2的一端安装传统轴销式力传感器1’；如图6所示，P为提升杆3对下拉杆2的提升力，F为土壤阻力通过耕具对下拉杆2的拉力，N是耕具重量和土壤对耕具浮力的合力，M是传统轴销式力传感器1’对下拉杆2施加的力，Mx为M在下拉杆2轴向的分力，My为M在下拉杆2垂直轴向的分力。

根据测试结果得知，传统轴销式力传感器1’施加力的方向如果为图2所示方向时，测量的力是准确的；如果力的方向偏移角度α增大，误差将越来越大。

在梨耕机组实际的耕作过程中，如图6所示，F、N和P随耕深的变化，不断发生变化，在耕深为零时，F等于零，N和P最大，这时，α接近90°；随着耕深增大，α不断变小，当耕深达到一定深度后，由于土壤的阻力很大，主要作用在下拉杆2的轴向上，且下拉杆2的轴向力中其它力的变化不大，不影响控制效果，因此可以近似地认为下拉杆2的受力M等于土壤的阻力F，测量时只要测得M即可通过力控制方式控制耕深。

随着耕深减少，土壤阻力逐渐减少，下拉杆2的垂直分力的影响越来越大，测量的结果误差也越来越大，因此，该结构的传统轴销式力传感器1’在浅耕作业中的应用受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种轴销式力传感器，可测量多方向力，力的测量更准确。

基于一个总的发明构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种农机悬挂装置，采用本发明的轴销式力传感器，可测量多方向力，力的测量更准确,满足多方向复杂的随机载荷测量需求。

基于一个总的发明构思，本发明所要解决的第三个技术问题是：提供一种农机悬挂装置的土壤阻力测量方法，土壤阻力的测量准确、快速。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：轴销式力传感器，所述轴销式力传感器包括轴销本体和设置于所述轴销本体上的检测单元，所述检测单元包括感应芯片，所述感应芯片包括相垂直的X向感应芯片和Y向感应芯片；

所述轴销本体的外表面设置有容置槽，所述容置槽包括相垂直的X向容置槽和Y向容置槽，所述X向感应芯片设置于所述X向容置槽内，所述Y向感应芯片设置于所述Y向容置槽内；

所述轴销本体的外表面设置有与所述X向容置槽相背的X向平衡槽，与所述Y向容置槽相背的Y向平衡槽，所述X向容置槽、所述Y向容置槽、所述X向平衡槽、所述Y向平衡槽依次设置于同一圆周方向；