某科學院研制了殘膜回收作業(yè)機具，用于回收農(nóng)田殘膜，該機具撿拾效果較好，基本可以滿足不同種植模式要求。為殘膜清理滾筒的結構工藝及參數(shù)設計提供技術依據(jù)，現(xiàn)要對凸輪軸、挑膜齒進行應變測試，分析其在正常工作時的受力情況，為此對殘膜清理滾筒凸輪軸的應力進行了實地測試和分析。

凸輪軸靜、動態(tài)應變測試

測試內容

測試弧形挑膜齒殘膜機清理凸輪軸在正常工作（實地）、靜止狀態(tài)下的靜、動態(tài)應變狀況，以及工作時滾筒的轉速，為清膜滾筒的強度分析和改進設計提供必要的依據(jù)。

試驗方案設計

由于危險截面在凸輪安裝處，在該處左右兩側選取兩個截面作為實測截面來進行靜動態(tài)應變測試。軸的上表面和側表面的兩個應變片分別用于測量軸的縱向應力和水平方向應力。

實驗儀器及設備

采用聚航科技生產(chǎn)的JHYC靜態(tài)應變儀和JHDY動態(tài)應變儀，弧形挑膜齒殘膜機一臺。

靜態(tài)應變測試

靜態(tài)分兩次對四個點進行測試，采用半橋接法，由JHYC靜態(tài)應變儀直接讀出應變值，再用材料力學公式計算應力。

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

動態(tài)應變測試

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

動態(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四種情況下進行，同時也測量滾筒的轉速以及殘膜回收率。

試驗數(shù)據(jù)處理

根據(jù)現(xiàn)場測試，當挑膜齒入土深度較淺（Y₁-Y₂cm）時，兩種不同速度工況下的拾膜能力均不理想，故只對入土深度Y₁₂-Y₃cm工況下、兩種不同速度的數(shù)據(jù)進行處理。由于每種工況下動態(tài)應變儀雖然采集時間不是很長，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個波峰和波谷，每個通道大約有400-500個數(shù)據(jù)，測量結果可由電腦記錄的曲線直接讀出，然后進行統(tǒng)計計算。

結論

當動態(tài)即機組工作情況下，從上述數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計結果看，軸縱向（鉛垂）應力大于水平方向的應力，縱向應力的變化幅度遠大于水平方向。

1. 當機組前進速度為快一檔時，鉛錘方向最大動應力為313MPa，最小應力值為36MPa，應力變化幅度為277MPa；當機組前進速度為快二檔時，鉛垂方向最大動應力為284MPa，最小應力值為41MPa，應力幅度為243MPa。

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

2. 當機組前進速度為快一檔時，水平方向最大動應力為173MPa，最小應力值為122MPa，應力變化幅度為51MPa；當機組前進速度為快二檔時，水平方向最大動應力為185MPa，最小應力值為128MPa，應力幅度為57MPa；水平應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拾膜能力有很大的影響，當入土小于Y₂時，其拾膜能力明顯降低。