طراحي، ساخت و ارزيابي لودسل هاي يك دستگاه دينامومتر اتصال سه نقطه نوع قابي

Design, Development and Evaluation of Load Cells for a Frame-Type Three-Point Hitch Dynamometer

براي اندازه گيري مولفه هاي طولي - حركتي (مقاومت كششي) و عمودي نيروي وارده به ادوات سوار نياز به دينامومتر اتصال سه نقطه مي باشد. دينامومتر مورد نظر در اين تحقيق نوع قابي است. پس از انتخاب شكل لودسل هاي دينامومتر، ابعاد آنها بر اساس اصول طراحي مكانيكي تعيين شدند. براي تعيين مقادير و محل ظهور كرنش هاي ماكزيمم (محل نصب كرنش سنج ها در اثر اعمال بار به لودسل ها و تعيين حساسيت دو جانبه، از تحليل هاي اجزاء محدود در دامنه الاستيك استفاده شد. پس از نصب كرنش سنج ها در محل هاي مورد نظر و تشكيل پل هاي وتستون، به تك تك لودسل ها بار اعمال شد و سپس كرنش هاي بوجود آمده در محل نصب كرنش سنج ها با نتايج بدست آمده از تحليل اجزاء محدود مقايسه شدند. نتايج نشان داد كه تفاوت در كرنش هاي بيشينه بدست آمده از اين دو روش بارگذاري در راستاي طولي - حركتي حدود 16 درصد بود. در بارگذاري در راستاي عمودي لودسل ها، اختلاف بين كرنش هاي بيشينه بدست آمده حدود 18 درصد بود. حساسيت دو جانبه (بارگذاري در جهت عمودي و مقدار كرنش ظهور پيدا كرده در محل نصب كرنش سنج هاي مربوط به اندازه گيري نيرو در راستاي طولي - حركتي) براي اندازه گيري مولفه طولي - حركتي نيرو حدود 9 درصد و حساسيت دو جانبه (بارگذاري در جهت طولي - حركتي و مقدار كرنش ظهور پيدا كرده در محل نصب كرنش سنج هاي مربوط به اندازه گيري نيرو در راستاي عمودي) براي اندازه گيري مولفه عمودي نيرو حدود 92 درصد بود. بنابر اين، دينامومتر ساخته شده بر اساس اين لودسل ها براي اندازه گيري مولفه طولي- حركتي (مقاومت كششي مناسب بوده، ولي براي اندازه گيري نيرو در راستاي عمودي مناسب نمي باشد.

Three-point hitch dynamometer is essential to measure the horizontal and vertical force components of a mounted tillage implement. In this research, a frame-type three-point hitch dynamometer was selected. After selecting the load cell shape, their dimensions were determined by the principles of mechanical design. A finite-element (FE) analysis was employed to determine the values and the locations of the maximum strains which induced by the load on the load cells. After attaching the strain gages on the desired locations, each load cell was calibrated with applying a known load and measuring bridge circuit's output voltage. Then, the calculated strain from the output of circuit was compared with the results obtained from FE analysis. Results showed that the strains obtained from FE analysis were higher than those calculated from the outputs of circuits by 16 and 18% for horizontal and vertical loadings of the load cells, respectively. The cross-sensitivity for measuring horizontal force component (applying vertical force to the load cell and measuring the output of the horizontal force measuring bridge) was 9%. The cross-sensitivity for measuring vertical force component (applying horizontal force to the load cell and measuring the output of the vertical force measuring bridge) was 92%. Therefore, the dynamometer built based on these load cells is suitable only for measuring horizontal force component (draft), but not for measuring vertical force component simultaneously.