某科學(xué)院研制了殘膜回收作業(yè)機(jī)具，用于回收農(nóng)田殘膜，該機(jī)具撿拾效果較好，基本可以滿足不同種植模式要求。為殘膜清理滾筒的結(jié)構(gòu)工藝及參數(shù)設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)，現(xiàn)要對(duì)凸輪軸、挑膜齒進(jìn)行應(yīng)變測試，分析其在正常工作時(shí)的受力情況，為此對(duì)殘膜清理滾筒凸輪軸的應(yīng)力進(jìn)行了實(shí)地測試和分析。

凸輪軸靜、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試

測試內(nèi)容

測試弧形挑膜齒殘膜機(jī)清理凸輪軸在正常工作（實(shí)地）、靜止?fàn)顟B(tài)下的靜、動(dòng)態(tài)應(yīng)變狀況，以及工作時(shí)滾筒的轉(zhuǎn)速，為清膜滾筒的強(qiáng)度分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

由于危險(xiǎn)截面在凸輪安裝處，在該處左右兩側(cè)選取兩個(gè)截面作為實(shí)測截面來進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試。軸的上表面和側(cè)表面的兩個(gè)應(yīng)變片分別用于測量軸的縱向應(yīng)力和水平方向應(yīng)力。

實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，弧形挑膜齒殘膜機(jī)一臺(tái)。

靜態(tài)應(yīng)變測試

靜態(tài)分兩次對(duì)四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測試，采用半橋接法，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀直接讀出應(yīng)變值，再用材料力學(xué)公式計(jì)算應(yīng)力。

從各截面應(yīng)變值可看出應(yīng)變片都有應(yīng)變值，測量的應(yīng)變值縱向較水平方向大得多，最大正應(yīng)力為3號(hào)應(yīng)變片，σ_max=56MPa。從理論上說這基本符合實(shí)際情況，表明我們先前所準(zhǔn)備工組符合要求，為后面的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試奠定了很好的基礎(chǔ)。

動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試

動(dòng)態(tài)測試分四種工況即在機(jī)器工作的兩種速度和兩種耕深下進(jìn)行測試，由于測試是在離駐地很遠(yuǎn)的田地進(jìn)行，因此需自備發(fā)電機(jī)和穩(wěn)壓電源。應(yīng)變曲線由電腦記錄，發(fā)電機(jī)固定在殘膜回收機(jī)機(jī)架上并與穩(wěn)壓電源相連，向JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀和筆記本電腦提供持續(xù)穩(wěn)定的電源。

動(dòng)態(tài)測試分別在正常工作速度的快一和快二檔兩種速度及耕深分別為Y₁-Y₂cm、Y₁₂-Y₃cm四種情況下進(jìn)行，同時(shí)也測量滾筒的轉(zhuǎn)速以及殘膜回收率。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

根據(jù)現(xiàn)場測試，當(dāng)挑膜齒入土深度較淺（Y₁-Y₂cm）時(shí)，兩種不同速度工況下的拾膜能力均不理想，故只對(duì)入土深度Y₁₂-Y₃cm工況下、兩種不同速度的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于每種工況下動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀雖然采集時(shí)間不是很長，但數(shù)據(jù)量已是非常龐大。所以我們將不同工況下的測試曲線選出三組，每組取11-13個(gè)波峰和波谷，每個(gè)通道大約有400-500個(gè)數(shù)據(jù)，測量結(jié)果可由電腦記錄的曲線直接讀出，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

結(jié)論

當(dāng)動(dòng)態(tài)即機(jī)組工作情況下，從上述數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，軸縱向（鉛垂）應(yīng)力大于水平方向的應(yīng)力，縱向應(yīng)力的變化幅度遠(yuǎn)大于水平方向。

1. 當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為快一檔時(shí)，鉛錘方向最大動(dòng)應(yīng)力為313MPa，最小應(yīng)力值為36MPa，應(yīng)力變化幅度為277MPa；當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為快二檔時(shí)，鉛垂方向最大動(dòng)應(yīng)力為284MPa，最小應(yīng)力值為41MPa，應(yīng)力幅度為243MPa。

綜上兩種情況可得出以下結(jié)論：撿膜滾筒的縱向應(yīng)力隨著挑膜齒入土和出土作周期性的變化，幅值較大，當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度作為快二檔時(shí)，鉛垂方向的最大應(yīng)力幅度都比快一檔低。

2. 當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為快一檔時(shí)，水平方向最大動(dòng)應(yīng)力為173MPa，最小應(yīng)力值為122MPa，應(yīng)力變化幅度為51MPa；當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為快二檔時(shí)，水平方向最大動(dòng)應(yīng)力為185MPa，最小應(yīng)力值為128MPa，應(yīng)力幅度為57MPa；水平應(yīng)力隨著挑膜齒入土和出土做周期性的變化，幅度變化較小，說明水平方向的土壤阻力比較均勻即挑膜齒之間的重疊較合理并且挑膜齒揀膜的連續(xù)性比較良好。

3. 挑膜齒的入土深度對(duì)拾膜能力有很大的影響，當(dāng)入土小于Y₂時(shí)，其拾膜能力明顯降低。