ICS65.060.10

CCST61

T/CAAMMXXXX—202X/T/NJXXXX—202X

拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺(tái)架試驗(yàn)方法田間

作業(yè)模擬

Tractor—Benchtestmethodforstructuralfatigueendurance—Fieldoperation

simulation

（報(bào)批稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

中國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)

發(fā)布

中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)

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拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺(tái)架試驗(yàn)方法田間作業(yè)模擬

1范圍

本文件規(guī)定了拖拉機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久臺(tái)架試驗(yàn)的術(shù)語和定義、一般要求、試驗(yàn)設(shè)備儀器、試驗(yàn)方法、

試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于拖拉機(jī)支承系統(tǒng)、覆蓋件及連接件等在輪耦合試驗(yàn)臺(tái)上模擬田間作業(yè)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的垂向

振動(dòng)、沖擊條件下結(jié)構(gòu)疲勞耐久可靠性的考核。

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/T3871.1-2006農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)試驗(yàn)規(guī)程第1部分：通用要求

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

NY/T2453-2013拖拉機(jī)可靠性評價(jià)方法

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(yàn)臺(tái)wheelcouplingtestbench

通過對試驗(yàn)樣機(jī)輪胎施加垂向振動(dòng)激勵(lì)，模擬試驗(yàn)樣機(jī)顛簸振動(dòng)載荷譜工況的試驗(yàn)臺(tái)架。

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

3.2

載荷譜loadspectrum

在田間作業(yè)行駛過程中，拖拉機(jī)上某一部件在田間路面激勵(lì)下產(chǎn)生的載荷、加速度、應(yīng)變、相對位移

等各種實(shí)時(shí)響應(yīng)的統(tǒng)稱。

3.3

目標(biāo)信號(hào)targetsignal

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

3.4

臺(tái)架響應(yīng)信號(hào)benchresponsesignal

在進(jìn)行田間作業(yè)模擬試驗(yàn)時(shí)，安裝在被試拖拉機(jī)前后車橋、機(jī)身、機(jī)架等位置的傳感器采集到的測量

信號(hào)，包括力、力矩、應(yīng)力、應(yīng)變、加速度、位移等。

3.5

頻響函數(shù)frequencyresponsefunction(FRF)

在臺(tái)架作動(dòng)器輸入激勵(lì)時(shí)，拖拉機(jī)輸出臺(tái)架響應(yīng)信號(hào)，臺(tái)架控制系統(tǒng)計(jì)算得出的輸入激勵(lì)與輸出臺(tái)架

響應(yīng)信號(hào)的時(shí)域與頻域函數(shù)關(guān)系公式。

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3.6

迭代iteration

在輪耦合試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)上，以目標(biāo)譜為目標(biāo)，通過對被試拖拉機(jī)進(jìn)行循環(huán)多次的激勵(lì)輸入和反饋調(diào)整，

使得被試拖拉機(jī)上測得的響應(yīng)譜信號(hào)與目標(biāo)譜信號(hào)誤差在整體上逐步減小的過程。

3.7

驅(qū)動(dòng)文件driverfile

用于控制輪耦合試驗(yàn)臺(tái)架液壓電控系統(tǒng)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)文件。

4一般要求

4.1試驗(yàn)進(jìn)行前應(yīng)在拖拉機(jī)田間作業(yè)典型地塊及典型作業(yè)工況采集載荷譜。

4.1.1傳感器布置

載荷譜主要采集振動(dòng)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

拖拉機(jī)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(shí)際作業(yè)情況進(jìn)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(hào)信號(hào)類型傳感器布點(diǎn)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(jī)架與前后車橋之間的相對

2位移拉線位移傳感器機(jī)架垂向位置與前后之間選裝

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)測量結(jié)構(gòu)件應(yīng)變情況選裝

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

4.1.2作業(yè)環(huán)節(jié)

載荷譜采集應(yīng)包含拖拉機(jī)的全部工作環(huán)節(jié)，主要為“耕、耙、播、運(yùn)輸”四個(gè)環(huán)節(jié)。在載荷譜采集過

程中，各作業(yè)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格按照說明書規(guī)定進(jìn)行，作業(yè)質(zhì)量應(yīng)符合農(nóng)藝要求，并包括：作業(yè)時(shí)間和非作業(yè)時(shí)

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

非作業(yè)時(shí)間包括：調(diào)整檢查時(shí)間、機(jī)具故障時(shí)間、空行轉(zhuǎn)移時(shí)間。

4.1.3載荷譜采集條件

采集過程中應(yīng)考慮各作業(yè)環(huán)節(jié)的實(shí)際情況，選擇多個(gè)典型的地區(qū)、作物、農(nóng)機(jī)具、含水率、以及氣候

條件等，載荷譜采集應(yīng)覆蓋各作業(yè)環(huán)節(jié)并囊括全年典型作業(yè)工況。

4.1.4載荷譜采集要求

載荷譜采集總時(shí)長要求：拖拉機(jī)田間作業(yè)載荷譜采集時(shí)長不應(yīng)少于10小時(shí)，各作業(yè)環(huán)節(jié)采集時(shí)間按照

實(shí)際田間作業(yè)時(shí)長占比分配；每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)（除運(yùn)輸），至少采集5次載荷譜，每次載荷譜采集時(shí)長平均

分配。

4.1.5負(fù)荷系數(shù)要求

采集過程中，應(yīng)同步監(jiān)測拖拉機(jī)的燃油消耗量，以此作為拖拉機(jī)機(jī)組作業(yè)時(shí)的負(fù)荷系數(shù)：

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——“耕”作業(yè)環(huán)節(jié)中，拖拉機(jī)平均負(fù)荷系數(shù)應(yīng)不低于70%；

——“耙、播”作業(yè)環(huán)節(jié)中，拖拉機(jī)平均負(fù)荷系數(shù)應(yīng)不低于50%；

——“運(yùn)輸”過程中采用額定載荷，選擇多種路況條件下采集載荷譜，不考慮載荷系數(shù)。

4.2拖拉機(jī)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(jìn)行操作。記錄機(jī)組信息，包括：拖

拉機(jī)型號(hào)和名稱、生產(chǎn)日期、編號(hào)、制造商名稱、整車質(zhì)量（含配重）、配套發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)、名稱、功率、

轉(zhuǎn)速、制造商名稱、生產(chǎn)日期等，見附錄B.1。

4.3試驗(yàn)前應(yīng)按照GB/T3871.1-2006內(nèi)的第3、4、5章的要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

5試驗(yàn)設(shè)備儀器

試驗(yàn)設(shè)備及儀器見表2，所有儀器設(shè)備應(yīng)在標(biāo)定的有效期內(nèi)使用。

表2試驗(yàn)設(shè)備儀器

序號(hào)設(shè)備儀器名稱功能單位精度

1輪耦合試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行疲勞耐久試驗(yàn)//

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(hào)m/s2±0.5%

4位移傳感器采集被測對象的位移信號(hào)mm±0.5%

5應(yīng)變片采集被測對象的應(yīng)變信號(hào)//

6傾角傳感器采集被測對象的傾斜角度°±0.5%

7胎壓表測量輪胎氣壓kPa±2.5%

6試驗(yàn)方法

6.1試驗(yàn)樣機(jī)準(zhǔn)備

6.1.1試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)為出廠驗(yàn)收合格的產(chǎn)品，數(shù)量為一臺(tái)，輪胎氣壓應(yīng)符合拖拉機(jī)技術(shù)條件要求且應(yīng)和田間

作業(yè)時(shí)保持一致。

6.1.2拖拉機(jī)應(yīng)保持清潔，確保傳感器安裝位置無灰塵、油污等臟物。臺(tái)架迭代過程中樣機(jī)需要布置傳感器，

傳感器布置位置和類型與采集時(shí)保持一致：

6.1.3試驗(yàn)時(shí)需要對樣機(jī)支承系統(tǒng)、駕駛室總成、車架系統(tǒng)等重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)控。

6.1.4在輪式拖拉機(jī)田間作業(yè)模擬中，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(yùn)

輸狀態(tài)配置。

6.1.5進(jìn)行樣機(jī)狀態(tài)檢查，內(nèi)容如下：

a）檢查試驗(yàn)樣機(jī)門、窗、鎖、把手等開閉件功能是否正常；

b）檢查試驗(yàn)樣機(jī)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(shí)按照設(shè)計(jì)要求規(guī)定

調(diào)整。

6.1.6進(jìn)行田間作業(yè)模擬試驗(yàn)前參數(shù)測量及調(diào)整，內(nèi)容如下：

a）按照試驗(yàn)及裝配技術(shù)要求，測量并調(diào)整拖拉機(jī)輪胎胎壓；

b）按照拖拉機(jī)最高配置的整備質(zhì)量參數(shù)要求，進(jìn)行配載；

c）測量樣機(jī)的軸輪距尺寸，并記錄；

d）解除拖拉機(jī)駐車制動(dòng)并斷電。

6.2臺(tái)架試驗(yàn)準(zhǔn)備

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6.2.1信號(hào)調(diào)試

臺(tái)架迭代過程中需要在臺(tái)架上采集拖拉機(jī)的目標(biāo)譜信號(hào)，傳感器測點(diǎn)位置必須保持與田間作業(yè)載荷譜

采集時(shí)一致。

6.2.2生成目標(biāo)信號(hào)

對采集到的載荷譜信號(hào)，進(jìn)行時(shí)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(hào)。經(jīng)過雨流計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)損傷循環(huán)、刪除過渡路譜與小損傷載荷、增加過渡時(shí)間及載荷譜數(shù)據(jù)壓

縮等臺(tái)架加速度處理方法來得到初步的目標(biāo)信號(hào)。

6.2.3迭代

生成目標(biāo)信號(hào)需要使用臺(tái)架迭代軟件進(jìn)行載荷譜迭代，按下列步驟生成驅(qū)動(dòng)文件：

a）將被試車輛按照試驗(yàn)規(guī)定安裝于試驗(yàn)臺(tái)上，根據(jù)目標(biāo)譜頻率構(gòu)成生成白噪聲驅(qū)動(dòng)譜；

b）播放白噪聲驅(qū)動(dòng)譜獲取響應(yīng)信號(hào)，計(jì)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(dòng)譜；

d）播放驅(qū)動(dòng)譜，并在試驗(yàn)臺(tái)上采集相應(yīng)的臺(tái)架響應(yīng)信號(hào)，根據(jù)臺(tái)架響應(yīng)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)的誤差，計(jì)算

生成新的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并修正傳遞函數(shù)，繼續(xù)迭代，直到臺(tái)架響應(yīng)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)的誤差值在10%以內(nèi)，形

成最終的驅(qū)動(dòng)文件來進(jìn)行試驗(yàn)。

6.2.4臺(tái)架安裝

進(jìn)行被試拖拉機(jī)安裝，內(nèi)容如下：

a）根據(jù)被試的拖拉機(jī)輪距和軸距參數(shù)，調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)架的輪軸距系統(tǒng)，以適應(yīng)被試拖拉機(jī)要求；

b）將被試拖拉機(jī)布置在試驗(yàn)臺(tái)架；

c）將傳感器連接至試驗(yàn)臺(tái)架；

d）調(diào)節(jié)試驗(yàn)臺(tái)架作動(dòng)缸的控制參數(shù)；

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

f）將拖拉機(jī)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?dú)庹{(diào)節(jié)試驗(yàn)臺(tái)架作動(dòng)缸的靜平衡。

6.2.5臺(tái)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(yàn)臺(tái)架保護(hù)，包括但不限于超溫保護(hù)、斷裂保護(hù)、目標(biāo)通道監(jiān)控保護(hù)等。

6.2.5.4使用驅(qū)動(dòng)信號(hào)文件，設(shè)置試驗(yàn)臺(tái)架運(yùn)行程序。

6.3臺(tái)架試驗(yàn)步驟

6.3.1試驗(yàn)運(yùn)行

6.3.1.1啟動(dòng)輪耦合試驗(yàn)臺(tái)架，按照實(shí)際驅(qū)動(dòng)信號(hào)文件驅(qū)動(dòng)液壓伺服作動(dòng)器進(jìn)行拖拉機(jī)田間作業(yè)模擬試驗(yàn)。

6.3.1.2載荷譜壓縮后進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)長對應(yīng)的田間作業(yè)時(shí)間不應(yīng)少于200h，其中耕、耙、播、運(yùn)輸四

個(gè)環(huán)節(jié)試驗(yàn)?zāi)M時(shí)間平均分配。

6.3.1.3在試驗(yàn)的整個(gè)過程，監(jiān)測試驗(yàn)臺(tái)架運(yùn)行狀態(tài)及樣機(jī)狀態(tài)。

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6.3.1.4記錄試驗(yàn)進(jìn)度詳細(xì)信息，以及被試拖拉機(jī)出現(xiàn)的故障和重要節(jié)點(diǎn)信息，需要拍攝照片留存，進(jìn)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拖拉機(jī)每模擬田間作業(yè)四小時(shí)，按照附錄表A.2進(jìn)行試驗(yàn)樣機(jī)班次檢查。

6.3.1.6拖拉機(jī)田間作業(yè)模擬試驗(yàn)中，如拖拉機(jī)發(fā)生GB/T24648.2規(guī)定的嚴(yán)重故障或致命故障，應(yīng)停止

試驗(yàn)。

6.3.2測試結(jié)束

6.3.2.1對被試拖拉機(jī)進(jìn)行全面檢查。

6.3.2.2移除被試拖拉機(jī)上的所有負(fù)載。

6.3.2.3拆除所有傳感器和設(shè)備。

6.3.2.4將被試拖拉機(jī)移下臺(tái)架。

6.3.2.5根據(jù)測試要求進(jìn)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對被試拖拉機(jī)和被試部件進(jìn)行合理處理。

6.3.2.7清理和檢查臺(tái)架。

7試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

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

時(shí)間等。

7.2產(chǎn)品故障按GB/T24648.2分類。

7.3拖拉機(jī)采用輪耦合試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后需進(jìn)行被試樣品的故障統(tǒng)計(jì)及評價(jià)。依

據(jù)NY/T2453-2013中拖拉機(jī)可靠性評價(jià)方法內(nèi)的4.5當(dāng)量致命故障數(shù)和5.4.2顛簸試驗(yàn)可靠性考核方法

進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評價(jià)，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果填入表3中。

表3試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

項(xiàng)目單位試驗(yàn)結(jié)果合計(jì)

試驗(yàn)時(shí)間h

致命故障數(shù)個(gè)

嚴(yán)重故障數(shù)個(gè)

一般故障數(shù)個(gè)

輕微故障數(shù)個(gè)

故障排除、修復(fù)時(shí)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(shí)，拖拉機(jī)田間作業(yè)模擬試驗(yàn)考核判定為合格；否則為不合格。詳細(xì)計(jì)算方法

見附錄C。

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

8試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括：

a）說明試驗(yàn)任務(wù)的來源；

b）試驗(yàn)依據(jù)；

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

d）試驗(yàn)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(hào)、精度及其他基本參數(shù)，以及標(biāo)定日

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期及測量部位；

e）試驗(yàn)條件；

f）試驗(yàn)結(jié)果：

1）對原始試驗(yàn)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；

2）可靠性評價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果；

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

4）試驗(yàn)過程的調(diào)整更換記錄；

5）試驗(yàn)測試結(jié)果。

h）結(jié)論與建議：

1）描述故障的模式、類型、數(shù)量；

2）描述試驗(yàn)評價(jià)結(jié)果；

3）必要時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出改進(jìn)和補(bǔ)充試驗(yàn)的建議；

i）試驗(yàn)日期與簽批。

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附錄A

（規(guī)范性）

試驗(yàn)過程定期檢查及結(jié)果記錄

拖拉機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)失效及原因分析統(tǒng)計(jì)表和定期檢查表如表A.1和表A.2所示。

表A.1拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)失效及原因統(tǒng)計(jì)表

試驗(yàn)機(jī)器編號(hào)試驗(yàn)日期試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間（h）故障類型及圖示故障原因備注

表A.2拖拉機(jī)定期檢查表

序號(hào)檢測項(xiàng)目檢查結(jié)果

1冷卻液有無泄漏

2機(jī)油有無泄漏

3燃油有無泄漏

4制動(dòng)液有無泄漏

5樣機(jī)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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常

9傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)

機(jī)型：編號(hào)：地點(diǎn)：檢查人：日期：

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附錄B

（資料性）

拖拉機(jī)產(chǎn)品規(guī)格記錄

被測樣機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)及規(guī)格應(yīng)按表B.1詳細(xì)記錄。

表B.1拖拉機(jī)產(chǎn)品規(guī)格表

序號(hào)項(xiàng)目樣機(jī)情況

1拖拉機(jī)編號(hào)/出廠日期

2發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠

3發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)

4發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)/出廠日期

5隨車技術(shù)文件是否齊全

6發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率/轉(zhuǎn)速

7隨機(jī)工具、附件是否齊全

8整機(jī)裝備是否完整

9外部有無磕碰損傷

10電器儀表系統(tǒng)是否完好

11發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常

12傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常

13操縱行駛是否正常

14液壓懸掛升降是否正常

15軸距

16前輪距

17后輪距

18開閉件功能正常