谷物聯(lián)合收割機 結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺架試驗方法 田間作業(yè)模擬

ICS65.060.50

CCSB91

T/CAAMMXXXX—202X/T/NJXXXX—202X

谷物聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺架試驗

方法田間作業(yè)模擬

Graincombineharvesters—Benchtestmethodforstructuralfatigue

endurance—Fieldoperationsimulation

（報批稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)協(xié)會

發(fā)布

中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會

1

T/CAAMMXXXX—202X/T/NJXXXX—202X

谷物聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺架試驗方法田間作業(yè)模擬

1范圍

本文件規(guī)定了谷物聯(lián)合收割機進行結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺架試驗的術(shù)語和定義、一般要求、試驗設(shè)備儀器、

試驗方法、試驗結(jié)果統(tǒng)計、試驗報告。

本文件適用于谷物聯(lián)合收割機支承系統(tǒng)、覆蓋件及連接件等在輪耦合試驗臺上模擬田間作業(yè)運行時產(chǎn)

生的垂向振動、沖擊條件下結(jié)構(gòu)耐久可靠性的考核。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期的對應(yīng)版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文

件。

GB/T8097收獲機械聯(lián)合收割機試驗方法

GB/T24648.2工程農(nóng)機產(chǎn)品可靠性考核評定指標(biāo)體系及故障分類通則

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

輪耦合試驗臺wheelcouplingtestbench

通過對試驗樣機輪胎施加垂向振動激勵，模擬試驗樣機顛簸振動載荷譜工況的試驗臺架。

注：一般通過布置在每個車輪下的伺服作動器對車輪進行垂向激勵，作動器與輪胎間不存在剛性連接。

3.2

載荷譜loadspectrum

谷物聯(lián)合收割機在田間作業(yè)工作過程中，谷物聯(lián)合收割機上某一部位在田間作業(yè)路面、收割機作業(yè)部

件或旋轉(zhuǎn)部件激勵下產(chǎn)生的載荷、加速度、應(yīng)變、相對位移等各種實時響應(yīng)的統(tǒng)稱。

3.3

目標(biāo)信號targetsignal

通過對載荷譜數(shù)據(jù)進行處理獲得的能夠在輪耦合臺架上使用的目標(biāo)譜信號數(shù)據(jù)。

3.4

臺架響應(yīng)信號benchresponsesignal

在進行田間作業(yè)模擬試驗時，安裝在被試谷物聯(lián)合收割機前后車橋、機身、機架等位置的傳感器采集

到的測量信號，包括應(yīng)力、應(yīng)變、加速度、位移等。

3.5

頻響函數(shù)frequencyresponsefunction(FRF)

在臺架作動器輸入激勵時，谷物聯(lián)合收割機上布置的傳感器輸出響應(yīng)信號，臺架控制系統(tǒng)計算得出輸

入的激勵與輸出的響應(yīng)信號的時域與頻域函數(shù)關(guān)系公式。

3.6

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迭代iteration

在輪耦合試驗臺系統(tǒng)上，以目標(biāo)譜為目標(biāo)，通過對被試谷物聯(lián)合收割機進行循環(huán)多次的激勵輸入和反

饋調(diào)整，使得被試谷物聯(lián)合收割機上測得的響應(yīng)譜信號與目標(biāo)譜信號誤差在整體上逐步減小的過程。

3.7

驅(qū)動文件driverfile

用于控制輪耦合試驗臺架液壓電控系統(tǒng)的數(shù)字驅(qū)動文件。

3.8

當(dāng)量致命故障數(shù)equivalentfailurenumber

在規(guī)定使用或試驗時間內(nèi)發(fā)生的各類故障，按照一定規(guī)則換算成與致命故障、嚴重故障、一般故障、

輕度故障之一的危害度相當(dāng)?shù)墓收蠑?shù)。將各故障折算而成的致命故障數(shù)量，稱為當(dāng)量致命故障數(shù)。

4一般要求

4.1試驗前應(yīng)在谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)典型地塊采集載荷譜。

4.2田間作業(yè)載荷譜主要采集振動載荷譜，前、后橋的加速度傳感器，應(yīng)分別安裝在接近前、后輪軸心線

鉛垂面與谷物聯(lián)合收割機縱向?qū)ΨQ面交線的上部接近輪軸處，位移、傾角、應(yīng)變傳感器根據(jù)實際作業(yè)情況

進行選裝，所需傳感器類型及功能如表1所示。

表1載荷譜采集所需傳感器

序號信號類型傳感器布點位置功能備注

1加速度加速度傳感器車輪軸頭位置測量車輪軸頭的垂向加速度必須

測量機架與前后車橋之間的相對

2位移拉線位移傳感器機架垂向位置與前后車橋之間選裝

位移

3應(yīng)變應(yīng)變片易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效位置或關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點測量結(jié)構(gòu)件應(yīng)變情況選裝

4角度傾角傳感器機架或其他機身關(guān)鍵部位測量機身姿態(tài)選裝

4.3谷物聯(lián)合收割機運行應(yīng)符合對應(yīng)谷物聯(lián)合收割機的作業(yè)相關(guān)要求。

4.4谷物聯(lián)合收割機的技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合制造廠的規(guī)定，并按制造廠的使用要求進行操作。試驗樣機技術(shù)狀

態(tài)應(yīng)調(diào)試正常。記錄樣機的型號名稱、樣機編號、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期、主要技術(shù)規(guī)格、收獲谷物類型（見

附錄表B.1）等。

4.5田間作業(yè)載荷譜采集過程中，需實測或調(diào)查統(tǒng)計并記錄班次時間，包括：作業(yè)時間和非作業(yè)時間。其

中作業(yè)時間包括：純工作時間、地頭轉(zhuǎn)彎空行時間、工藝服務(wù)時間（停機加油和裝卸物料等時間）。非作

業(yè)時間包括：調(diào)整保養(yǎng)時間、機具故障時間、空行轉(zhuǎn)移時間。檢測狀態(tài)分為作業(yè)狀態(tài)和非作業(yè)狀態(tài)兩類，

具體要求見表2。

表2檢測狀態(tài)劃分

檢測狀態(tài)分類要求

純工作狀態(tài)樣機在規(guī)定的試驗條件下進行收割作業(yè)。

作業(yè)狀態(tài)地頭轉(zhuǎn)彎空行狀態(tài)樣機在地頭轉(zhuǎn)彎，切割、脫粒清選等作業(yè)機構(gòu)空運。

卸糧狀態(tài)樣機在田間停止，切割、脫粒清選等作業(yè)機構(gòu)斷開進行卸糧工作。

樣機切割、脫粒清選等作業(yè)機構(gòu)斷開，在設(shè)計速度范圍內(nèi)進行田間

田間行走狀態(tài)

非作業(yè)狀態(tài)走。

作業(yè)機構(gòu)結(jié)合但未收獲狀態(tài)樣機切割、脫粒清選等作業(yè)機構(gòu)結(jié)合，但未進行收獲作業(yè)時的狀態(tài)。

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4.6谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)載荷譜采集時長不應(yīng)少于10小時，各狀態(tài)采集時間按照實際田間作業(yè)時長占

比分配；每個作業(yè)環(huán)節(jié)，至少采集5次載荷譜。

4.7谷物聯(lián)合收割機進行田間作業(yè)載荷譜采集過程中，作業(yè)過程需滿足GB/T8097的相關(guān)規(guī)定。

5試驗設(shè)備儀器

試驗設(shè)備儀器見表3，所有設(shè)備儀器應(yīng)在標(biāo)定的有效期內(nèi)使用。

表3試驗設(shè)備儀器

序號設(shè)備儀器名稱功能單位精度

1輪耦合試驗臺進行疲勞耐久試驗//

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集載荷譜數(shù)據(jù)//

3加速度傳感器采集被測對象的加速度信號m/s2±0.5%

4位移傳感器采集被測對象的位移信號mm±0.5%

5應(yīng)變片采集被測對象的應(yīng)變信號//

6傾角傳感器采集被測對象割臺的傾斜角度°±0.5%

7胎壓表測量輪胎氣壓kPa±2.5%

6試驗方法

6.1試驗樣機準(zhǔn)備

6.1.1試驗樣機應(yīng)為出廠驗收合格的產(chǎn)品，數(shù)量一臺，輪胎氣壓應(yīng)符合谷物聯(lián)合收割機技術(shù)條件要求且應(yīng)

和田間作業(yè)時保持一致。

6.1.2谷物聯(lián)合收割機應(yīng)保持清潔，確保傳感器安裝位置無灰塵、油污等臟物。臺架迭代過程中樣機需要

布置傳感器，傳感器布置位置和類型與采集時保持一致。

6.1.3試驗時需要對樣機支承系統(tǒng)、駕駛室總成、機架系統(tǒng)等重點部位進行監(jiān)控。

6.1.4在谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)模擬試驗中，駕駛座上附加重塊質(zhì)量為65kg±1kg，前后配重按說明書規(guī)

定的運輸狀態(tài)配置。

6.1.5進行樣機狀態(tài)檢查，內(nèi)容如下：

a)檢查試驗樣機門、窗、鎖、把手等開閉件功能是否正常；

b）檢查試驗樣機主要緊固螺母、螺栓預(yù)緊力是否符合要求，并畫漆線標(biāo)記，必要時按照設(shè)計要求規(guī)定

調(diào)整。

6.1.6進行田間作業(yè)模擬試驗前需進行參數(shù)測量及調(diào)整，內(nèi)容如下：

a）按照試驗及裝配技術(shù)要求，測量并調(diào)整谷物聯(lián)合收割機輪胎胎壓；

b）根據(jù)臺架試驗要求（空載，半載和滿載等）對谷物聯(lián)合收割機進行裝載；

c）測量樣機的軸輪距尺寸，并記錄；

d）解除谷物聯(lián)合收割機駐車制動并斷電。

6.2臺架試驗準(zhǔn)備

6.2.1信號調(diào)試

臺架迭代過程中需要在臺架上采集谷物聯(lián)合收割機的目標(biāo)譜信號，傳感器測點位置必須保持與田間作

業(yè)載荷譜采集時一致。

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6.2.2生成目標(biāo)信號

對采集到的載荷譜信號，進行時域檢查、頻域檢查、幅值域檢查、數(shù)據(jù)合理性檢查后，形成一段有效

的載荷譜信號。經(jīng)過雨流計數(shù)統(tǒng)計損傷循環(huán)、刪除過渡路譜與小損傷載荷、增加過渡時間及載荷譜數(shù)據(jù)壓

縮等臺架加速度處理方法來得到初步的目標(biāo)信號。

6.2.3迭代

生成目標(biāo)信號需要使用臺架迭代軟件進行載荷譜迭代，按下列步驟生成驅(qū)動文件：

a）將被試車輛按照試驗規(guī)定安裝于試驗臺上，根據(jù)目標(biāo)譜頻率構(gòu)成生成白噪聲驅(qū)動譜；

b）播放白噪聲驅(qū)動譜獲取響應(yīng)信號，計算得出頻響函數(shù)；

c）將目標(biāo)譜與頻響函數(shù)文件導(dǎo)入迭代部分，生成最終驅(qū)動譜；

d）播放驅(qū)動譜，并在試驗臺上采集相應(yīng)的臺架響應(yīng)信號，根據(jù)臺架響應(yīng)信號與目標(biāo)信號的誤差，計算

生成新的驅(qū)動信號，并修正傳遞函數(shù)，繼續(xù)迭代，直到臺架響應(yīng)信號與目標(biāo)信號的誤差值在10%以內(nèi)，形成

最終的驅(qū)動文件來進行試驗。

6.2.4臺架安裝

進行被試谷物聯(lián)合收割機安裝，內(nèi)容如下：

a）根據(jù)被試的谷物聯(lián)合收割機輪距和軸距參數(shù)，調(diào)整試驗臺架的輪軸距系統(tǒng)，以適應(yīng)被試谷物聯(lián)合收

割機要求；

b）將被試谷物聯(lián)合收割機布置在試驗臺架；

c）將傳感器連接至試驗臺架；

d）調(diào)節(jié)試驗臺架作動缸的控制參數(shù)；

e）布置減振器冷卻系統(tǒng)，保證試驗過程中減振器溫度在正常工作溫度范圍內(nèi)；

f）將谷物聯(lián)合收割機使用拉緊帶固定在反力支撐架上或安裝車輪約束裝置；

g）通過充放氮氣調(diào)節(jié)試驗臺架作動缸的靜平衡。

6.2.5臺架軟件設(shè)置

6.2.5.1移除測試中不需要的傳感器和儀器。

6.2.5.2在測試配置文件中，創(chuàng)建迭代通道配置文件。

6.2.5.3設(shè)置試驗臺架保護，包括但不限于超溫保護、斷裂保護、目標(biāo)通道監(jiān)控保護等。

6.2.5.4使用驅(qū)動信號文件，設(shè)置試驗臺架運行程序。

6.3臺架試驗步驟

6.3.1試驗運行

6.3.1.1啟動輪耦合試驗臺架，按照實際驅(qū)動信號文件驅(qū)動液壓伺服作動器進行谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)

模擬試驗。

6.3.1.2載荷譜壓縮后進行的驗證試驗時長對應(yīng)的田間作業(yè)時間不應(yīng)少于200h，其中作業(yè)狀態(tài)和非作業(yè)

狀態(tài)試驗?zāi)M時間根據(jù)實際載荷譜采集時間統(tǒng)計按照比例進行分配。

6.3.1.3在試驗的整個過程，監(jiān)測試驗臺架運行狀態(tài)及樣機狀態(tài)。

6.3.1.4記錄試驗進度詳細信息，以及被試谷物聯(lián)合收割機出現(xiàn)的故障和重要節(jié)點信息，需要拍攝照片留

存，進行失效原因分析，并將結(jié)果記錄至附錄表A.1中。

6.3.1.5谷物聯(lián)合收割機每模擬田間作業(yè)四小時，按附錄表A.2進行試驗樣機班次檢查。

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6.3.1.6谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)模擬試驗中，如谷物聯(lián)合收割機發(fā)生GB/T24648.2規(guī)定的嚴重故障或

致命故障，應(yīng)停止試驗。

6.3.2測試結(jié)束

6.3.2.1對被試谷物聯(lián)合收割機進行全面檢查。

6.3.2.2移除被試谷物聯(lián)合收割機上的所有負載。

6.3.2.3拆除所有傳感器和設(shè)備。

6.3.2.4將被試谷物聯(lián)合收割機移下臺架。

6.3.2.5根據(jù)測試要求進行后處理。包括性能估算，緊固件力矩檢查和拆卸工作。

6.3.2.6對被試谷物聯(lián)合收割機和被試部件進行合理處置。

6.3.2.7清理和檢查臺架。

7試驗結(jié)果統(tǒng)計

7.1試驗結(jié)束后對試驗中出現(xiàn)的各類故障進行判別、統(tǒng)計，包括故障名稱、分類等級、數(shù)量、故障描述、

時間等。

7.2產(chǎn)品故障按GB/T24648.2分類。

7.3谷物聯(lián)合收割機采用輪耦合試驗臺進行結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗，試驗結(jié)束后需進行被試樣品的故障統(tǒng)計及

評價。主要可靠性指標(biāo)為當(dāng)量致命故障數(shù)，將統(tǒng)計結(jié)果填入表4中。

表4試驗結(jié)果統(tǒng)計

項目單位試驗結(jié)果合計

試驗時間h

致命故障數(shù)個

嚴重故障數(shù)個

一般故障數(shù)個

輕微故障數(shù)個

故障排除、修復(fù)時間h

可靠性指標(biāo)當(dāng)量致命故障數(shù)r1D/

當(dāng)量致命故障數(shù)＜1時，谷物聯(lián)合收割機田間作業(yè)模擬試驗考核判定為合格；否則為不合格。詳細

計算方法見附錄C。

????????????

8試驗報告

試驗報告至少應(yīng)包括：

a）說明試驗任務(wù)的來源；

b）試驗依據(jù)；

c）試驗對象：注明被測樣機的主要參數(shù)，并附加圖形、照片及必要的說明；

d）試驗設(shè)備及儀表：應(yīng)寫明主要設(shè)備及儀表的名稱、廠家、型號、精度及其他基本參數(shù)，以及標(biāo)定

日期及測量部位；

e）試驗條件；

f）試驗結(jié)果：

1）對原始試驗數(shù)據(jù)加以整理，盡可能用曲線表示，重要的數(shù)據(jù)可以列表；

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2）可靠性評價指標(biāo)計算結(jié)果；

3）故障、維修統(tǒng)計、詳細情況記錄，如：產(chǎn)生時間、產(chǎn)生位置、故障內(nèi)容、排除方法等；

4）試驗過程的調(diào)整更換記錄；

5）試驗測試結(jié)果。

g）結(jié)論與建議：

1）描述故障的模式、類型、數(shù)量；

2）描述試驗評價結(jié)果；

3）必要時，根據(jù)試驗結(jié)果，提出改進和補充試驗的建議；

h）試驗日期與簽批。

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附錄A

（規(guī)范性）

試驗過程定期檢查及結(jié)果記錄

谷物聯(lián)合收割機試驗結(jié)構(gòu)失效及原因分析統(tǒng)計表和定期檢查表如表A.1和表A.2所示。

表A.1谷物聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)失效及原因統(tǒng)計表

試驗機器編號試驗日期試驗運行時間（h）故障類型及圖示故障原因備注

表A.2谷物聯(lián)合收割機定期檢查表

序號檢測項目檢查結(jié)果

1冷卻液有無泄漏

2機油有無泄漏

3燃油有無泄漏

4制動液有無泄漏

5樣機外部有無磕碰損傷

6電氣儀表系統(tǒng)是否完好

7各聯(lián)接部位是否緊固

8發(fā)動機運轉(zhuǎn)是否正常

9傳動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常

10轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否正常

11液壓懸掛升降是否正常

12各聯(lián)接螺栓是否松動

機型：編號：地點：檢查人：日期：

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附錄B

（資料性）

谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)品規(guī)格記錄

被測樣機各項性能參數(shù)及規(guī)格應(yīng)按表B.1詳細記錄。

表B.1谷物聯(lián)合收割機產(chǎn)品規(guī)格表

序號項目單位設(shè)計值

1型號名稱/

2結(jié)構(gòu)型式/

3配套發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)/

4配套發(fā)動機型號/

5配套發(fā)動機結(jié)構(gòu)型式/

6配套發(fā)動機標(biāo)定功率kW

7配套發(fā)動機標(biāo)定轉(zhuǎn)速r/min

8整機外形尺寸(長×寬×高)mm

9整機質(zhì)量kg

10額定喂入量kg/s

11作業(yè)速度km/h

12作業(yè)小時生產(chǎn)率hm2/h

13單位作業(yè)量燃油消耗量kg/hm2

14割臺工作幅寬mm

15割臺型式/

16脫粒機構(gòu)型式/

17清選機構(gòu)型式/

18輪距mm

19軸距mm

20莖稈切碎器型式/

21卸糧機構(gòu)型式