卷盘式喷灌机主轴超低转速测试技术及应用终端软件设计
发布时间：2021-08-29 06:34
卷盘式喷灌机作为一种节水灌溉设备,具有机动灵活、适应性强、单位面积喷洒成本低等特点,已成为我国在农田灌溉等领域最具备发展前景的灌溉机械之一。卷盘式喷灌机回收速度测量是影响喷灌机工作性能重要因素之一,目前国内卷盘式喷灌机在回收速度测量方面主要存在以下问题:现有回收速度测量装置通过测量减速箱转速结合传动比测量卷盘主轴转动速度,在减速箱脱档时无法实现对喷灌机卷盘转动速度的测量;在测量转速过程中,传感器读取数值不断在被测真实值附近波动,对测量结果有不利影响;由于速度测量结果是一系列速度-时间数据散点,对相邻数据点之间的数据预测较为不便;随着智慧农业的发展,卷盘式喷灌机作为重要的农业灌溉设备也需朝着智能化方向发展。针对以上问题,在国家重点研发计划项目“基于清洁能源驱动的水肥一体化卷盘式喷灌机研制”（项目编号:2016YFC0400104-04）的资助下,针对现有回收速度测量方式存在的问题,本文提出一种通过测量卷盘式喷灌机主轴转速以测量喷灌机回收速度的方法。分别从卷盘主轴转速的特性和测量方法分析、测速硬件电路设计、对读取数据处理和速度曲线绘制及应用终端软件设计展开了研究,主要研究工作有:1.为实现...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷灌机作业示意图
江苏大学硕士学位论文9第二章喷灌机主轴转速特性与测速方法分析卷盘式喷灌机回收速度测量系统的设计需要实现对喷灌机回收速度和卷盘主轴转速之间的数值关系和进行分析，掌握回收速度的变化规律和速度数据的计算方法，并需要对测速方法进行分析，选择合适的测速方法。2.1卷盘主轴转速数据特性分析2.1.1不同层数下卷盘转速计算卷盘式喷灌机的构成主要由卷盘、PE软管、喷头车和卷盘驱动装置等。工作时，将喷灌机固定在某一位置，将喷头车向外拖曳至喷洒位置，配套水泵将灌溉水从卷盘出处接入，流经PE软管后经过喷头车向外喷洒而出，同时水流带动卷盘驱动装置（水涡轮）将水流部分动能转变为卷盘转动机械能，带动卷盘转动，将PE软管连带喷头车进行回收，喷头车回收过程的速度计算物理模型如图2.1所示。图2.1回收速度计算模型图Fig2.1Thecalculationmodeldiagramoftherecoveryspeed卷盘式喷灌机软管盘转动半径ri为卷盘内圆筒半径R1和回收至卷盘上的软管造成的厚度增加量之和，R2为最后一层软管回收时卷盘的软管盘半径，若喷灌机所有PE软管全部回收时共有m层，则：111(1)=()22iDrRDiRDi(2.1)2111(1)=()22DRRDmRDm(2.2)式中D为PE软管的外径，i为喷灌机当前软管回收处在的层数。若喷灌机软管盘ωR1rivDR2
卷盘式喷灌机主轴超低转速测试技术及应用终端软件设计12表2.3不同回收速度下卷盘角速度数值Table2.3Thevalueoftheanglevelocityofthereelatdifferentrecoveryspeeds参数名称v=10m/hv=20m/hv=30m/hv=40m/hv=50m/h第1层卷盘主轴转速(°/s)0.4250.8491.2741.6992.123第2层卷盘主轴转速(°/s)0.3750.7491.1241.4991.873第3层卷盘主轴转速(°/s)0.3350.6701.0061.3411.676第4层卷盘主轴转速(°/s)0.3030.6070.9101.2131.517通过计算可以得出，JP50型卷盘式喷灌机在回收速度10~50m/h的回收速度工作时，其卷盘主轴的角速度最小值为0.303°/s(0.051r/min)，角速度最大值为2.123°/s(0.354r/min)。可见喷灌机主轴旋转特性为一种极低转速旋转。2.2测速方法研究测速方法是能否准确获得最贴近真实速度的关键因素，对于不同的测速方法有各自的适用范围，在实际速度测量过程中应当根据实际要求的调速范围和测速精度来选择最合适的测速的方法。常用的测量速度的方法主要分为定时测角法、定角测时法和两者相结合的测速方法。2.2.1定时测角法定时测角法是指：在规定的时间间隔Tg内，通过测量角度的变化值来获得被测速度值。若在规定时间Tg（单位：为s）内，角度变化为A（单位：rad），如图2.3所示，则被测的速度n（单位：rad/s）为：gAnT(2.7)图2.3定时测角法示意图Fig2.3Fixedtimemeasuringanglemethod（1）测量分辨率：采用定时测角法时，若两次测量的转速分别为n1和n2，则测量分辨率Q计算方法为：Q=n2n1=+11=gggAATTT(2.8)由此可以看出，分辨率与所测量的转速无关，只与两次读取角度值之间的规定时TgA
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统高精度瞬时转速测量新方法（英文）[J]. 刘佳敏,谷立臣,孙昱. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(04)
[2]卷盘式喷灌机用斜击式和切击式水涡轮外特性试验与对比分析[J]. 侯新月,汤玲迪,李浩,郎景波,邱志鹏. 灌溉排水学报. 2019(08)
[3]JP90-330型喷灌机智能监测系统硬件和软件设计[J]. 郑宇光,张森. 农业机械. 2019(02)
[4]一种新型霍尔式角度传感器的研究[J]. 赵浩,冯浩,丁立军,程海玉. 计量学报. 2018(06)
[5]卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析[J]. 汤玲迪,袁寿其,汤跃. 农业机械学报. 2018(10)
[6]卷盘式喷灌机太阳能智能驱动控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,汤玲迪,汤跃. 排灌机械工程学报. 2018(10)
[7]基于时栅传感技术的高分辨力磁编码器设计与研究[J]. 陈盛,彭东林,王淑娴,王阳阳,徐清华. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[8]光电编码器测速方法现状与展望[J]. 贾兴丹,万秋华,赵长海,杜颖财,于海. 仪表技术与传感器. 2018(03)
[9]农业绿色高效节水研究现状与未来发展趋势[J]. 陆红娜,康绍忠,杜太生,佟玲,丁日升,李思恩. 农学学报. 2018(01)
[10]基于非接触式磁编码器的高精度数字舵机控制研究[J]. 王晓初,张林健,张国平,李小凤,李明昭,朱志强,张俊鹏. 微电机. 2017(12)
博士论文
[1]太阳能驱动卷盘式喷灌机灌水质量与优化设计研究[D]. 葛茂生.西北农林科技大学 2018
[2]卷盘式喷灌机水涡轮优化设计与内部流动分析[D]. 汤玲迪.江苏大学 2017
[3]基于热红外成像技术的自走式实时变量灌溉机的设计与试验研究[D]. 胡振方.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]卷盘式喷灌机专用斜击式水涡轮内流分析及优化[D]. 程俊.江苏大学 2017
[2]基于安卓系统的电驱动卷盘式喷灌机电机自控关键技术[D]. 吴晨.江苏大学 2017
[3]应变能最小的有理样条插值曲线[D]. 张澜.安徽理工大学 2017
[4]全数字化光电角度位置传感器的研究[D]. 徐振华.电子科技大学 2016
[5]卷盘式喷灌机水力驱动涡轮的性能测试系统[D]. 肖妹.江苏大学 2016
[6]电驱动卷盘喷灌机传动系统设计与优化[D]. 赵进.江苏大学 2016
[7]基于PCA的工业锅炉运行监控与优化研究[D]. 王世林.大连海事大学 2016
[8]基于霍尔原理的绝对式磁编码器的研究[D]. 李斐然.哈尔滨工业大学 2015
[9]曲线拟合原理及其应用研究[D]. 盛立锃.长沙理工大学 2015
[10]基于ARM的远程可视化智能灌溉系统设计与实现[D]. 丁浩宸.大连理工大学 2014
本文编号：3370102
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷灌机作业示意图
江苏大学硕士学位论文9第二章喷灌机主轴转速特性与测速方法分析卷盘式喷灌机回收速度测量系统的设计需要实现对喷灌机回收速度和卷盘主轴转速之间的数值关系和进行分析，掌握回收速度的变化规律和速度数据的计算方法，并需要对测速方法进行分析，选择合适的测速方法。2.1卷盘主轴转速数据特性分析2.1.1不同层数下卷盘转速计算卷盘式喷灌机的构成主要由卷盘、PE软管、喷头车和卷盘驱动装置等。工作时，将喷灌机固定在某一位置，将喷头车向外拖曳至喷洒位置，配套水泵将灌溉水从卷盘出处接入，流经PE软管后经过喷头车向外喷洒而出，同时水流带动卷盘驱动装置（水涡轮）将水流部分动能转变为卷盘转动机械能，带动卷盘转动，将PE软管连带喷头车进行回收，喷头车回收过程的速度计算物理模型如图2.1所示。图2.1回收速度计算模型图Fig2.1Thecalculationmodeldiagramoftherecoveryspeed卷盘式喷灌机软管盘转动半径ri为卷盘内圆筒半径R1和回收至卷盘上的软管造成的厚度增加量之和，R2为最后一层软管回收时卷盘的软管盘半径，若喷灌机所有PE软管全部回收时共有m层，则：111(1)=()22iDrRDiRDi(2.1)2111(1)=()22DRRDmRDm(2.2)式中D为PE软管的外径，i为喷灌机当前软管回收处在的层数。若喷灌机软管盘ωR1rivDR2
卷盘式喷灌机主轴超低转速测试技术及应用终端软件设计12表2.3不同回收速度下卷盘角速度数值Table2.3Thevalueoftheanglevelocityofthereelatdifferentrecoveryspeeds参数名称v=10m/hv=20m/hv=30m/hv=40m/hv=50m/h第1层卷盘主轴转速(°/s)0.4250.8491.2741.6992.123第2层卷盘主轴转速(°/s)0.3750.7491.1241.4991.873第3层卷盘主轴转速(°/s)0.3350.6701.0061.3411.676第4层卷盘主轴转速(°/s)0.3030.6070.9101.2131.517通过计算可以得出，JP50型卷盘式喷灌机在回收速度10~50m/h的回收速度工作时，其卷盘主轴的角速度最小值为0.303°/s(0.051r/min)，角速度最大值为2.123°/s(0.354r/min)。可见喷灌机主轴旋转特性为一种极低转速旋转。2.2测速方法研究测速方法是能否准确获得最贴近真实速度的关键因素，对于不同的测速方法有各自的适用范围，在实际速度测量过程中应当根据实际要求的调速范围和测速精度来选择最合适的测速的方法。常用的测量速度的方法主要分为定时测角法、定角测时法和两者相结合的测速方法。2.2.1定时测角法定时测角法是指：在规定的时间间隔Tg内，通过测量角度的变化值来获得被测速度值。若在规定时间Tg（单位：为s）内，角度变化为A（单位：rad），如图2.3所示，则被测的速度n（单位：rad/s）为：gAnT(2.7)图2.3定时测角法示意图Fig2.3Fixedtimemeasuringanglemethod（1）测量分辨率：采用定时测角法时，若两次测量的转速分别为n1和n2，则测量分辨率Q计算方法为：Q=n2n1=+11=gggAATTT(2.8)由此可以看出，分辨率与所测量的转速无关，只与两次读取角度值之间的规定时TgA
【参考文献】：
期刊论文
[1]液压系统高精度瞬时转速测量新方法（英文）[J]. 刘佳敏,谷立臣,孙昱. Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2019(04)
[2]卷盘式喷灌机用斜击式和切击式水涡轮外特性试验与对比分析[J]. 侯新月,汤玲迪,李浩,郎景波,邱志鹏. 灌溉排水学报. 2019(08)
[3]JP90-330型喷灌机智能监测系统硬件和软件设计[J]. 郑宇光,张森. 农业机械. 2019(02)
[4]一种新型霍尔式角度传感器的研究[J]. 赵浩,冯浩,丁立军,程海玉. 计量学报. 2018(06)
[5]卷盘式喷灌机研究进展与发展趋势分析[J]. 汤玲迪,袁寿其,汤跃. 农业机械学报. 2018(10)
[6]卷盘式喷灌机太阳能智能驱动控制系统[J]. 顾哲,袁寿其,汤玲迪,汤跃. 排灌机械工程学报. 2018(10)
[7]基于时栅传感技术的高分辨力磁编码器设计与研究[J]. 陈盛,彭东林,王淑娴,王阳阳,徐清华. 组合机床与自动化加工技术. 2018(04)
[8]光电编码器测速方法现状与展望[J]. 贾兴丹,万秋华,赵长海,杜颖财,于海. 仪表技术与传感器. 2018(03)
[9]农业绿色高效节水研究现状与未来发展趋势[J]. 陆红娜,康绍忠,杜太生,佟玲,丁日升,李思恩. 农学学报. 2018(01)
[10]基于非接触式磁编码器的高精度数字舵机控制研究[J]. 王晓初,张林健,张国平,李小凤,李明昭,朱志强,张俊鹏. 微电机. 2017(12)
博士论文
[1]太阳能驱动卷盘式喷灌机灌水质量与优化设计研究[D]. 葛茂生.西北农林科技大学 2018
[2]卷盘式喷灌机水涡轮优化设计与内部流动分析[D]. 汤玲迪.江苏大学 2017
[3]基于热红外成像技术的自走式实时变量灌溉机的设计与试验研究[D]. 胡振方.中国农业大学 2014
硕士论文
[1]卷盘式喷灌机专用斜击式水涡轮内流分析及优化[D]. 程俊.江苏大学 2017
[2]基于安卓系统的电驱动卷盘式喷灌机电机自控关键技术[D]. 吴晨.江苏大学 2017
[3]应变能最小的有理样条插值曲线[D]. 张澜.安徽理工大学 2017
[4]全数字化光电角度位置传感器的研究[D]. 徐振华.电子科技大学 2016
[5]卷盘式喷灌机水力驱动涡轮的性能测试系统[D]. 肖妹.江苏大学 2016
[6]电驱动卷盘喷灌机传动系统设计与优化[D]. 赵进.江苏大学 2016
[7]基于PCA的工业锅炉运行监控与优化研究[D]. 王世林.大连海事大学 2016
[8]基于霍尔原理的绝对式磁编码器的研究[D]. 李斐然.哈尔滨工业大学 2015
[9]曲线拟合原理及其应用研究[D]. 盛立锃.长沙理工大学 2015
[10]基于ARM的远程可视化智能灌溉系统设计与实现[D]. 丁浩宸.大连理工大学 2014
本文编号：3370102
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