طراحی، ساخت و واسنجی استاتیکی یک حسگر نیرو-گشتاور شش درجة آزادی جهت اندازه‌گیری نیروها و گشتاور‌های وارد بر ادوات خاک‌ورزی

Abstract

در تحقیق حاضر طراحی، ساخت و واسنجی یک حس‌کنندۀ نیرو-گشتاور شش درجۀ آزادی برای اندازه‌گیری نیروهای وارد بر ادوات خاک‌ورزی در سه جهت عمود برهم تا محدودۀ حداکثر 5 کیلو‌نیوتن در جهت اندازه­گیری مقاومت کششی (Y) و حداکثر 5/2 کیلو‌نیوتن در راستای عمود بر جهت حرکت (Z) و در راستای عمود بر سطح زمین (X) و همچنین گشتاورهای ایجاد شده حول محورهای مختصات تا محدودة حداکثر 5 کیلونیوتن ‌متر حول محور Z و 5/2 کیلو‌نیوتن‌ متر حول محور Y و X، مورد بررسی قرار گرفت. برای طراحی سازه از نرم‌افزار Solid Works استفاده شد. تحلیل و توزیع کرنش با استفاده از نرم‌افزار مذکور برای مشخص کردن نقاط گرهی و به منظور کاهش اثر متقابل نیروها و گشتاورها انجام گرفت. عنصر ارتجاعی حسگر از جنس فولاد 1045 (AISI 1045 Steel) از نوع سردکاری شده به طریقه ماشین­کاری ساخته شد. کرنش‌سنج‌های مقاومت الکتریکی در نقاط گرهی روی حسگر نصب شدند تا بتوان به ‌طور مستقل کرنش‌های مماسی روی سطح حسگر را اندازه‌گیری کرد. برای جمع‌آوری داده­ها از یک دیتالاگر قابل برنامه‌نویسی مدل DT800 و یک رایانه ‌استفاده شد. آزمون‌های واسنجی استاتیکی حسگر با استفاده از یک سیستم واسنجی اجرا شد که می‌توانست نیروها و ممان‌ها را در جهات مختلف اعمال کند. نتایج آزمون‌ها نشان می­دهد که منحنی‌های واسنجی خطی هستند و اثر متقابل نیروها و گشتاورها بسیار ناچیز است. همچنین حسگر ساخته شده دقت، حساسیت، قدرت تفکیک و قابلیت تکرار مطلوب را دارد.