它必将对挖坑机的结构参数作业参数的优化设计生产率和机器适用性的提高起到重要作用。
挖坑机钻头旋转工作时，受到众多阻力的影响，包括钻尖切土阻力刀片切土阻力土壤升运阻力等。
这些阻力综合表现为钻头工作时所受阻扭矩的大小。
故采用装在变速电机与钻头轴箱之间的动态扭矩传感器测得该扭矩。
另外，钻头向下作进给运动时，钻头受到土壤的入土阻力，可以通过装在进给运动的两条传动链上的两个拉压传感器测得。
扭矩和入土阻力受多种因素影响，在什么情况下使钻头转速转矩和进给速度向下的压力达到最佳值,即为本次研究的重点。
第二章测试装置总体设计比较和选择.总体方案的确定研究土壤与机器相互作用关系有田间试验和室内试验两种方式。
田间试验得在实际作业条件下进行，但实际条件变化多样,影响试验结果，难以得出确定的因果关系,因而很难获得规律性结果。
本次试验采用室内试验方法,其优点是它可在人为控制的条件下，进行重复测试，不受自然条件的限制,容易实现相同条件下的“单因子”试验，因而更便于进行精确的测量和研究，找出具有普遍指导意义的性能方程，可作为科学研究设计和生产的依据。
试验采用自行研制的室内试验装置，模拟挖坑机钻头的工作状况，对室内土槽中的土壤进行挖坑作业，通过应用电测技术采集系统进行动态力学参数的数据采集和研究。
自行研制的室内试验设备可以模拟挖坑机工作状况，由机械装置电测装置及土槽等部分组成。
能够较好地完成各项研究,填补了该研究领域的空白。
测试所考虑的影响因素有钻头转速钻头进给速度土壤质地土壤硬度土壤湿度个因素。
单因素测试是将个影响因素中的其中个因素值固定选接近中间值的水平，然后，改变第个因素的不同水平进行测试，为保证测试的准确性，每次测试重复几次，取平均值，最后通过数据分析看出在其他条件相同的情况下，同因素的不同水平对挖坑机动态力学参数扭矩和进给阻力的影响.本试验共个因素,每因素有个水平,故单因素试验须做次，方可得出初步结论。
.性能测试装置系统各组成部件的比较和选择据挖坑机力学参数测试及研究的需要，测试装置的功能应包括三个方面能模拟挖坑机实际动态工作状况能改变工作时的各影响因素值，可根据试验需要,随时改变作业参数的大小及方向能够实时测试挖坑机钻头工作时的动态力学参数。
要完成上述三项功能，对试验装置的设计提出以下要求在试验装置全部工作过程中能达到稳定的运转工况能够十分准确而平顺地改变钻头的转速能够完成钻头升降运动,并能控制其速度能够安装试验所需的各种动态传感器能够实现试验用土壤模拟真实土壤的组成及层次结构能够改变和控制试验土壤的各种参数，原则上在定时间或次数内恢复土壤的原组构状况准确控制每次试验数据，保证测量与控制的同步性测试装置先进可靠,具有定的抗干扰性，实时采集数据并保证高准确度电路控制能够手动或自动完成,并有符合功能要求的电控柜⑩整个试验装置设置在室内，并可以做到重复再现每次试验。
性能测试装置的组成根据上述要求，本次研制的试验装置由机械部分土壤槽电测装置等三部分组成。
参考图进行设计。
图挖坑机动态力学参数测试及研究试验装置.机构部分测试装置机械部分必须能模拟挖坑机的实际工作状况，并可根据试验测试需要改变各种影响因素。
所以，机械部分由以下部件组成。
试验用钻头是根据理论计算，自行设计加工的螺旋型钻头。
由连接法兰钻杆螺旋翼片切土刀片及钻尖等组成。
钻头旋转驱动装置采用变频调速电机，通过蜗轮蜗杆减速器动态扭矩传感器和联轴器安装试验用钻头，并驱动其旋转。
同时通过动态扭矩传感器可以准确测出传动轴上的扭矩。
钻头升降驱动装置可以考虑液压升降装置电机的链传动升降装置和电机的皮带传动升降装置。
液压升降装置广泛应用于叉车等机器中，因其下落的过程为变速运动，较难测出挖坑机在定下落速度下的参数电机的皮带传动升降装置在这里需要带动挖坑机与小车的上下移动，对皮带的强度要求比较大电机的链传动升降装置是以链轮带动小车与挖坑机上下以特定的速度移动，可以很好的测出挖坑机在定的下落速度下的参数，同时链条的强度要比皮带要大，可以实现安全带动升降台与挖坑机升降运动，因此这里钻头升降装置选取电机的链传动升降装置来实现。
电机的链传动升降装置由带无级变速器的制动电机及链传动装置组成并且可以实现正反转。
钻头升降传动装置是由链轮链条传动轴轴承及轴承壳等组成。
动力由电动机经减速器传出，减速器输出轴上的主动链轮经链条传到装在升降机构下部的从动链轮，链轮的动力带动轴另端的链轮，并同时驱动装在机架两侧的两根链条做上下运动，从而带动固定在封闭链条上的升降台做上下运动，实现钻头的入土和提升。
升降台用以安装钻头及旋转驱动装置并实现钻头的提升和入土，小车两侧各有两个滚轮,嵌在由槽钢制成的升降导轨中，小车由组成闭环的两根链条带动，使其沿导轨上下运动为使小车不出现偏斜，在小车两侧各安装了个侧向滚轮。
机架由钢板槽钢及角钢等型钢焊接而成，试验装置的各组成部件均安装其上。
土壤槽安放在作为测试装置底座的固定底座上，使土壤槽位置固定，以保证试验顺利进行。
根据测试要求，所设计的电控柜和控制电路主要用来控制两个电机的动作。
钻头旋转驱动装置的电机控制电路，它控制电机的起动停止正转及反转钻头升降驱动装置的电机控制电路，它控制电机的起动停止正转及反转，并对行程开关进行控制。
.土壤槽土壤槽是保证试验顺利进行的重要组成部分。
钻头的工作轨迹为圆形，因此，土壤槽的形状以圆形为宜。
土壤槽底部设有过滤层，最底层是卵石层，向上依次为小碎石层河砂层，最上层为试验用工作土壤。
各层间铺有尼龙细网或其他隔层过滤材料。
土壤槽底部钻出小孔，用来排出多余的水份为满足钻头工作时抛土半径的需要，在土壤槽上部设计为的护土托盘。
试验土槽所用土壤有砂土砂壤土粘土和石质山地土等种。
.电测装置为了准确测出试验中各参数值的大小，需要设置精密的电测装置,即各种传感器。
传感器是将所测得的非电量值转化为电量值的种仪器。
置中共设置个传感器，分别是动态扭矩传感器个拉压力传感器个和转速传感器个。
.其他装置本试验作用对象为土壤，因而土壤硬度计土壤水份速测仪土壤压实装置和小型叉车也是必不可少的。
测试台工作时，由电控柜按钮控制钻头旋转和升降电机的起动停止以及正反转，使钻头平稳工作。
首先,起动电控柜上的“钻头正转”按钮,使钻头旋转起来，然后，按下“钻头下降”按钮，此时钻头向下进给，开始挖坑工作同时，动态扭矩传感器和拉压力传感器上测出的数据。
钻头旋转速度和进给速度通过转速传感器由数字仪表上读出。
当升降小车下降碰到下止点限位开关时，进给自动停止。
此时，个进给挖坑过程结束，停止数据采集。
当按下“钻头上升”按扭时，钻头向上提升，小车碰到上止点限位开关时，小车停止按下“钻头停止”按扭，结束试验。
第三章系统各组件设计.机构部分测试装置机构械部分必须能模拟挖坑机的实际工作状况，并可根据测试需要改变各种影响因素。
所以，机构部分由以下部件组成如图所示。
.钻头旋转驱动装置.升降台.拉压力传感器.链条.土壤槽.机架.三相异步电动机.链轮.链条.限位开关图机构部分结构图.钻头旋转驱动装置市场上大部分挖坑机采用发动机作为挖坑机的动力装置，但在实验时需要改变转头的转速，并使其进行匀速的转动，这样才能更好的测出挖坑机的转速与其工作参数的关系，因而，在本实验中，钻头旋转驱动装置采用变频调速电机，通过安装试验用钻头，并驱动其旋转,其结构如图所示。
目前市场上单人挖坑机的汽油机功率大多为.，转矩为.，根据电机需要的使用要求和目前市场的情况，因而电机选用型号为型变频调速三相异步电动机无锡新大力电机有限公司生产，此电机的主要参数如表所示型号额定功率额定转速堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩.表变频调速电机参数表电机的特点额定频率，也可根据用户确定额定的电压与频率。
电动机调速范围，低于额定频率以下为恒转矩输出，高于额定频率以上为恒功率输出，在矢量控制的条件下，调速范围还可以扩大。
工作方式连续工作制。
接法以下为接，以上为接，本实验采用接。
此电机具有调频性能好节能起动转矩性能好过载能力强低速性能好噪声低振动小运行安全可靠外形美观等特点，对于本实验来说通过准确的调节电机转速从而改变挖坑机钻头转速也是很必要的。
对比以前的实验装置，通过电动机加无级变速器来实现变速来说，本实验装置更为简单化，通过调节电机的频率来实现转速的改变也使得实验数据更为准确。
.变频调速电机.摩擦式离合器组件.传动轴.联轴器.动态扭矩传感器.钻头.蜗轮蜗杆减速器图钻头旋转驱动装置结构图在电动机带动挖坑机钻头进行工作时，为了保护电动机工作时受到些损坏，本实验采用摩擦式离合器对电动机进行些保护，电动机带动离合器的飞盘转动，达到定转速时飞盘上的摩擦片对压盘产生摩擦力带动压盘转动离合转速为，离合器装配图如图所示。
.离合器飞盘.轴销.垫片摩擦片.压盘图摩擦式离合器装配图压盘与蜗轮蜗杆减速器连接，蜗轮带动传动轴转动，从而使挖坑机钻头减速至进行转动，同时电动机通过蜗轮蜗杆减速器来降低转速来提高钻头挖坑时的扭矩，以达到挖坑作业时所需要的扭矩，根据现有的蜗轮蜗杆减速器蜗轮齿数为，蜗杆头数为，所以传动比为.，符合电动机到钻头的减速要求蜗轮蜗杆减速器组件图如图所示。
.减速箱体.离合器压盘.螺钉.注油孔盖.蜗轮.传动轴.蜗杆.圆柱销.蜗轮箱盖图蜗轮蜗杆减速箱组件为了准确测出钻杆上的扭矩，钻头上端与动态扭矩传感器通过联轴器连接，扭矩传感器上端与传动轴通过联轴器连接。
工作时钻头入土产生的扭矩通过联轴器传到动态扭矩传感器，扭矩传感器受到扭矩作用向传感器信号接收器上传递出方波信号，根据文献上以前对于扭矩的测试，扭矩均在•以下，因此本实验中选用动态扭矩传感器图。
此传感器的主要参数如表所示型号测量范围•输出方式连接方式响应速度防护等级方波表动态扭矩传感器参数表特点检测精度高稳定性好抗干扰性强。
不需反复调零即可连续测量正反扭矩。
既可测量静态扭矩，也可测量动态扭矩。
图扭矩传感器.测试用钻头测试用钻头是根据理论计算，自行设计加工的螺旋型钻头。
由钻杆螺旋翼片切土刀片及钻尖等组成，钻头长，钻杆直径为，钻头通过联轴器与动态扭矩传感器相连接，再经过联轴器连接到蜗轮蜗杆减速器的传动轴上动态扭矩传感器两根轴的直径均为，传感器总长度为，钻头装配图如图所示。
.动态扭矩传感器.联轴器.钻头图钻头装配图.钻头升降驱动装置钻头升降驱动装置由带无级变速器的制动电机及链传动装置组成，如图所示。
.三相异步电动机.摆线针轮减速器.链轮.链条.升降机架限位开关.拉压力传感器感器.升降台.钻头旋转驱动装置.光电式转速传感器.链条.传动轴图钻头升降装置装配图钻头升降传动装置是由机架链轮链条传动轴轴承升降台及轴承端盖等组成。
动力由电动机经减速器传出，减速器输出轴上的主动链轮经链条传到位于机架下部的从动链轮，从动链轮的动力带动轴另端的链轮，并同时驱动装在导轨两侧的两根链条做上下运动，从而带动固定在封闭链条上的升降小车做上下运动,实现钻头的入土和提升，同时通过限位开关来控制升降台的移动范围，当小车触碰到限位开关时，限位开关自动将电机的电断开以保护链轮，保证实验的安全。
根据市场上挖坑机目前的作业效率，每分钟挖个孔，测试所用钻头螺旋刀片为，挖坑机升降台为链传动带动，链轮的直径为，所以链轮的转速为.，根据升降小车与挖坑机旋转驱动装置的重量，估算出电机的功率需要在.。
钻头升降运动的动力选用系列摩擦式无级变速机型号为.上海南睿减速机有限公司,减速机参数如表所示。
型号额定功率输出转速级数减速比
（优秀毕业全套设计）单人林业挖坑机测试装置设计（整套下载）
