ساخت و آزمون كارگاهي دينامومتر اتصال سه نقطه و چرخ پنجم سرعت سنج تراكتوري

Development and Evaluation of a Three-Point Hitch Dynamometer and a Fifth Wheel for Mounted Implement Draft and Tractor Speed Measurements

براي اندازه‌گيري مقاومت كششي و توان مالبندي مورد نياز ادوات سوار، به ابزار دقيقي همچون دينامومتر اتصال سه نقطه‌ و ابزار اندازه‌گير سرعت پيشروي تراكتور نياز مي‌باشد. در اين تحقيق يك نوع دينامومتر نوع قابي ساخته و ارزيابي شد. نيروهاي وارده به دينامومتر از طريق استفاده از سه مبدل نيرو (كه هركدام يك تير يكسرگير به شكل U وارونه مي‌باشد) كه بر روي قابي با قابليت نصب به اتصال سه نقطه‌ تراكتور قرار داده شده‌اند، اندازه‌گيري مي‌شوند. هر مبدل نيرو، نيرو را با استفاده از يك مدار پلي كه بر اساس استفاده از كرنش‌سنج‌ها طراحي شده‌اند، اندازه‌گيري مي‌نمايد. هر مبدل نيروي دينامومتر با اعمال مقدار بار معين به آن و اندازه‌گيري ولتاژ خروجي آن واسنجي شد. سپس واسنجي دينامومتر با اعمال مقدار بار مشخص به آن و اندازه‌گيري ولتاژ خروجي مدارهاي پلي مبدل‌هاي نيرو ‌‌انجام گرفت. واسنجي‌هاي استاتيكي انجام گرفته نشان داد كه يك رابطه خطي با ضريب تبين بالايي (0/999=2R (بين نيروهاي اعمال شده و خروجي پل‌ها وجود دارد. اثر پس ماند (هيسترزيس) بين بارگذاري و بار برداري بسيار كوچك بود. اثر نقطه بارگذاري نسبت به محور عمودي دينامومتر بر مقدار نيروي اندازه‌گيري ناچيز بود. براي اندازه‌گيري سرعت پيشروي واقعي تراكتور، يك چرخ پنجم با استفاده از يك محور چرخشي انكودر ساخته شد. واسنجي‌هاي انجام گرفته روي سطوح آسفالته و خاكي نشان داد كه يك رابطه خطي با ضريب تبين بالا (0/994=2R (بين سرعت پيشروي اندازه‌گيري شده و خروجي محور چرخش انكودر وجود داشت. خطاي اندازه‌گيري در سرعت‌هاي كم در مزرعه و در سرعت‌هاي زياد ( تا 12/5 كيلومتر در ساعت) روي سطح آسفالته به ترتيب حدود 3 و 8 درصد بود. واحد جمع كننده داده‌ها، علاوه بر نمايش نيرو و سرعت پيشروي، به صورت لحظه‌اي مي‌تواند نمودارهاي نيرو بر حسب زمان و مسافت را روي صفحه نمايش رايانه دستگاه نمايش دهد.

For measuring draft force and drawbar power requirements for mounted implements, precise instruments such as three-point hitch dynamometers and tractor speed measurement devices are needed. In this research, a frame-type three-point hitch dynamometer was built and evaluated. Forces applied to dynamometer are measured by three separate load cells located on a frame which can be attached to tractor’s three-point hitch. Each dynamometer’s load cell measures load using a strain gauge bridge circuit. Each load cell was calibrated by applying a known load and measuring bridge circuit’s output voltage. Dynamometer was calibrated by the application of known forces and measuring the output voltage of the strain gauge bridges. The calibration showed a high degree of linearity between the applied forces and the bridge outputs (R2 = 0.996). The hysteresis effect between loading and unloading as well as the effect of the position of the applied forces from the longitudinal axis of the dynamometer was small. For measuring actual tractor speed, a fifth wheel equipped with an encoder shaft was designed and built. The calibration on tarmac and soil surfaces showed a highly linear relation between measured forward speed and output of encoder’s rotation (R2 =0.994). The errors in speed measurements at low speed in field and at high speed (up to 12.5 km/h) on tarmac surface were approximately 3 and 8%, respectively. The data acquisition system, not only could display the instantaneous force and speed, it could also show force-time and force-distance curves on the system’s monitor.