《谷物聯(lián)合收割機(jī) 結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗方法 輪耦合試驗 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(jī)結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗方法

輪耦合試驗田間作業(yè)模擬

Fatiguedurabilitytestmethodsforgraincombineharvesters

Wheel-CoupledTestFieldoperationsimulation

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

發(fā)布

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谷物聯(lián)合收割機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗方法

輪耦合試驗田間作業(yè)模擬

1范圍

本文件規(guī)定了谷物聯(lián)合收割機(jī)采用輪耦合試驗臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗的試驗方法，包含：規(guī)范性引

用文件、術(shù)語和定義、一般要求、試驗條件、試驗過程、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(jī)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(yùn)行時產(chǎn)

生的振動、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谷物聯(lián)合收割機(jī)聯(lián)合收割機(jī)試驗方法

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

JBT6287-2008谷物聯(lián)合收割機(jī)可靠性評定試驗方法

3術(shù)語和定義

3.1

輪耦合試驗wheel-coupledtest

通過對谷物聯(lián)合收割機(jī)輪胎進(jìn)行加載的谷物聯(lián)合收割機(jī)道路模擬試驗。

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

3.2

作業(yè)載荷譜loadspectrum

谷物聯(lián)合收割機(jī)在田間作業(yè)工作過程中，谷物聯(lián)合收割機(jī)上某一位置在田間作業(yè)路面激勵下產(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(jìn)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(jìn)行輪耦合模擬試驗時，安裝在被試谷物聯(lián)合收割機(jī)車橋、車身、車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

1

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傳遞函數(shù)FrequencyResponseFunction（FRF）

在臺架作動器輸入激勵時，谷物聯(lián)合收割機(jī)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)信號的函數(shù)關(guān)系公式。

3.6

迭代iteration

在輪耦合模擬試驗系統(tǒng)上，以目標(biāo)譜為目標(biāo)，通過對被試谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)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(jī)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(yán)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)；將各故

障折算而成的嚴(yán)重故障數(shù)量，稱為當(dāng)量嚴(yán)重故障數(shù)。

4一般要求

4.1田間作業(yè)模擬一般指谷物聯(lián)合收割機(jī)在輪耦合試驗臺上模擬田間作業(yè)的振動情況，載荷譜采集一般在

收獲機(jī)田間作業(yè)地進(jìn)行采集，試驗進(jìn)行前應(yīng)提前采集好載荷譜，試驗時間應(yīng)該按照輪耦合試驗時間等效轉(zhuǎn)

化，可根據(jù)需求適當(dāng)進(jìn)行加速。

4.2谷物聯(lián)合收割機(jī)運(yùn)行規(guī)范應(yīng)符合農(nóng)作物對應(yīng)谷物聯(lián)合收割機(jī)的作業(yè)相關(guān)要求。

4.3谷物聯(lián)合收割機(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。試驗樣機(jī)技術(shù)狀

態(tài)應(yīng)調(diào)試正常，依據(jù)載荷譜測試要求調(diào)整好相應(yīng)的工作部件或系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)行確認(rèn)后方可進(jìn)行測試。記錄樣

機(jī)的型號名稱、樣機(jī)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B）等。

4.4測量并記錄地形坡度、試驗區(qū)形狀和面積等地表條件。

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(jī)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(jī)具故障時間、1km以內(nèi)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1。

表1

檢測狀態(tài)分類要求

純工作狀態(tài)樣機(jī)在規(guī)定的試驗條件下進(jìn)行收割作業(yè)。

作業(yè)狀態(tài)

樣機(jī)在地頭轉(zhuǎn)彎，切割、脫粒清選等作業(yè)構(gòu)空

地頭轉(zhuǎn)彎空行狀態(tài)

運(yùn)。

2

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樣機(jī)在田間停止，切割、脫粒清選等作業(yè)構(gòu)斷

卸糧狀態(tài)

開進(jìn)行卸糧工。

樣機(jī)切割、脫粒清選等作業(yè)構(gòu)斷開，在設(shè)計速

田間行走狀態(tài)

度范圍內(nèi)進(jìn)行田間走。

非作業(yè)狀態(tài)

作業(yè)機(jī)構(gòu)結(jié)合但未收樣機(jī)切割、脫粒清選等作業(yè)構(gòu)結(jié)合，但未進(jìn)行

獲狀態(tài)收獲作業(yè)時的狀態(tài)。

4.6谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)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。

4.7除作業(yè)工況外，還需采集收割機(jī)各作業(yè)構(gòu)結(jié)合且各部件轉(zhuǎn)速處于作業(yè)狀態(tài)下，但未進(jìn)行收獲作業(yè)時的

載荷數(shù)據(jù)。

5試驗條件

5.1試驗設(shè)備及儀器

試驗設(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試驗所用設(shè)備

序號設(shè)備/儀器名稱功能單位

輪耦合道路模擬試驗進(jìn)行谷物聯(lián)合收割機(jī)的輪耦合試

1

系統(tǒng)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

4位移傳感器采集被測對象的位移信號mm

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°

7胎壓表測量輪胎氣壓kPa

5.2試驗要求

5.2.1試驗谷物聯(lián)合收割機(jī)的輪胎應(yīng)選用原配件要求的品牌和型號，輪胎氣壓應(yīng)符合谷物聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)

條件要求。

5.2.2試驗谷物聯(lián)合收割機(jī)應(yīng)保持清潔，確認(rèn)傳感器安裝位置無灰塵、油污等臟物；

5.2.3在谷物聯(lián)合收割機(jī)輪耦合試驗中，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(yùn)輸狀態(tài)配置。

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5.2.4谷物聯(lián)合收割機(jī)每模擬顛簸10000次，要進(jìn)行班次保養(yǎng)，對連接件進(jìn)行檢查和緊固，保養(yǎng)項目按照

說明書規(guī)定進(jìn)行，并定期對試驗谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行檢查，按照附錄A谷物聯(lián)合收割機(jī)日常檢查表進(jìn)行檢

查。

5.2.5谷物聯(lián)合收割機(jī)輪耦合試驗中，如谷物聯(lián)合收割機(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。

5.3臺架試驗準(zhǔn)備

5.3.1傳感器安裝

谷物聯(lián)合收割機(jī)前、后橋的振動傳感器，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(jī)

縱向?qū)ΨQ面交線的上部接近輪軸處。

5.3.2信號調(diào)試

進(jìn)行信號調(diào)試，內(nèi)容如下：

a)臺架迭代過程需要的目標(biāo)譜信號，其測點位置必須保持與顛簸試驗場路譜采集時一致，否則容易導(dǎo)致

迭代結(jié)果無法收斂或迭代精度無法滿足要求；

b)輪耦合試驗主要驗證部件需要安裝傳感器進(jìn)行信號監(jiān)控，有助于提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件開裂、斷裂、干涉等

可靠性故障。

5.3.3生成目標(biāo)信號

對采集到的載荷譜信號，進(jìn)行車速檢查、加速度檢查、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)過刪除過渡路譜、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。

5.3.4迭代

根據(jù)目標(biāo)信號和已得出的傳遞函數(shù)FRF來計算初始驅(qū)動信號，并在試驗臺上采集相應(yīng)的響應(yīng)信號，根

據(jù)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，直到響應(yīng)信號與目標(biāo)信號的誤差值在5%以內(nèi)。

5.3.5樣機(jī)準(zhǔn)備

5.3.5.1樣車狀態(tài)檢查

進(jìn)行樣機(jī)狀態(tài)檢查，內(nèi)容如下：

a）測量樣車的軸輪距尺寸，并將測量結(jié)果與谷物聯(lián)合收割機(jī)信息記錄；

b）檢查試驗樣車門、窗、鎖、把手等開閉件功能是否正常；

c）檢查試驗樣車主要緊固螺母、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。

5.3.5.2試驗前參數(shù)測量

進(jìn)行試驗前參數(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(jī)輪胎胎壓；

b）按照谷物聯(lián)合收割機(jī)最高配置的整備質(zhì)量參數(shù)要求，進(jìn)行配載；

c）按照制造商車輪定位規(guī)范進(jìn)行車輪定位參數(shù)測量及調(diào)整；

d）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(jī)進(jìn)行裝載。

5.3.5.2樣機(jī)其他準(zhǔn)備

進(jìn)行樣機(jī)其他準(zhǔn)備，內(nèi)容如下：

a）清理谷物聯(lián)合收割機(jī)上的泥土和雜物。必要時對谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行清洗，清洗過程中，避免對谷

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物聯(lián)合收割機(jī)上的儀器設(shè)備與傳感器造成破壞；

b）固定轉(zhuǎn)向輪，宜用彈性帶將方向盤和座椅軌道綁定；

c）解除谷物聯(lián)合收割機(jī)駐車制動并斷電；

d）安裝迭代通道和監(jiān)控通道對應(yīng)的傳感器。

5.3.6臺架準(zhǔn)備

5.3.6.1臺架狀態(tài)確認(rèn)

進(jìn)行臺架狀態(tài)確認(rèn)，內(nèi)容如下：

a）確認(rèn)臺架相關(guān)傳感器在標(biāo)定日期內(nèi)；

b）確認(rèn)臺架安全可靠且功能正常。

5.3.6.2臺架現(xiàn)場布置

根據(jù)測試的谷物聯(lián)合收割機(jī)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)谷物聯(lián)合收割機(jī)要

求。

5.3.6.3測試谷物聯(lián)合收割機(jī)安裝

進(jìn)行測試收獲機(jī)安裝，內(nèi)容如下：

a）將測試谷物聯(lián)合收割機(jī)布置在試驗臺架；

b）將傳感器連接至試驗臺架；

c）調(diào)節(jié)試驗臺架作動缸的控制參數(shù)；

d）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)；

e）將谷物聯(lián)合收割機(jī)使用拉緊帶固定在反力支撐架上或使用輪胎約束擋塊對輪胎進(jìn)行限位；

g）通過沖放氮氣調(diào)節(jié)試驗臺架作動缸的靜平衡。

6試驗過程

6.1試驗運(yùn)行

6.1.1測試設(shè)置

6.1.1.1移除測試中不需要的傳感器和儀器。

6.1.1.2在測試配置文件中，創(chuàng)建只包含當(dāng)前安裝傳感器的配置文件。

6.1.1.3設(shè)置試驗臺架保護(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。

6.1.1.4使用驅(qū)動文件，設(shè)置試驗臺架運(yùn)行程序。

6.2測試執(zhí)行

6.2.1確認(rèn)減振器的冷卻系統(tǒng)工作正常，減振器溫度應(yīng)維持在設(shè)計使用溫度范圍之內(nèi)。

6.2.2在試驗的整個過程，監(jiān)測試驗臺架運(yùn)行及試驗臺架硬件情況。

6.2.3根據(jù)操作要求，定期對測試谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行檢查。

6.2.4記錄測試車出現(xiàn)的故障和重要節(jié)點信息，必要時需要拍攝照片留存。

6.2.5每天記錄試驗進(jìn)度詳細(xì)信息。

6.3測試結(jié)束

6.3.1對測試谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行全面檢查。

6.3.2移除測試谷物聯(lián)合收割機(jī)上的所有負(fù)載。

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6.3.3拆除所有傳感器和設(shè)備。

6.3.4將測試車移下臺架。

6.3.5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。

6.3.6對測試車和測試部件合理處理。

6.3.7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(jìn)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故障分類

7.2.1產(chǎn)品按照故障模式分類主要有：

a）產(chǎn)品性能降低；

b）零部件過度變形、斷裂、磨損和疲勞等結(jié)構(gòu)失效；

c）油、水、氣滲漏或通道堵塞；

d）緊固件松動或者調(diào)整狀態(tài)改變；

e）零部件松動、脫落、老化、腐蝕和材料變質(zhì)等。

7.2.2產(chǎn)品按照故障后果的危害程度分類：分為致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障和輕度故障四類。其代號、

分類規(guī)則見表3。

表3故障分類表

類別名稱代號分類規(guī)則

危及或?qū)е氯松韨?，引起主要總成報廢或造成重

I致命故障ZM

大經(jīng)濟(jì)損失的故障。

嚴(yán)重影響產(chǎn)品功能或規(guī)定的重要性能指標(biāo)惡化至規(guī)

定范圍以外，應(yīng)停機(jī)修理、修理費用較高，在較短

II嚴(yán)重故障YZ

時間內(nèi)無法排除的故障。即需要更換產(chǎn)品外部重要

零部件或拆開機(jī)體更換內(nèi)部零部件的故障。

明顯影響產(chǎn)品功能，維修費用中等。在較短的有效

III一般故障YB時間內(nèi)可以排除的故障，即需要更換或修理外部零

部件的故障。

輕度影響產(chǎn)品功能，暫時不會導(dǎo)致工作中斷，修理

IV輕度故障QD費用低廉的故障，或在日常保養(yǎng)中能用隨機(jī)工具輕

易排除的故障。

注：有效時間是指產(chǎn)品發(fā)生故障后停機(jī)到排除故障，恢復(fù)正常為止，包括故障診斷、檢查、修理、調(diào)試、

和必要的管理時間，但不包括停機(jī)時間，由于人為或自然因素耽誤的時間。

7.3故障統(tǒng)計及評價谷物聯(lián)合收割機(jī)采用輪耦合試驗臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞耐久試驗的試驗結(jié)束后需進(jìn)

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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)與有效度，將統(tǒng)計結(jié)果填入表3中。有

效度計算方式參考JBT6287-2008的9.2章節(jié)。

表3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(yán)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

有效度%

可靠性指標(biāo)

當(dāng)量致命故障數(shù)/

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

????????

計算方法見附錄C。????

8試驗報告

8.1試驗報告應(yīng)該包括：

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(jī)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；

2）可靠性評價指標(biāo)計算結(jié)果；

3）故障、維修統(tǒng)計；

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(jìn)和補(bǔ)充試驗的建議；

h）試驗日期與簽批。

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附錄A

（規(guī)范性附錄）

谷物聯(lián)合收割機(jī)日常檢查表

谷物聯(lián)合收割機(jī)日常檢查表

車型VIN

檢查地

檢查人檢查日期

點

檢查項目

冷卻液有無泄漏

機(jī)油有無泄漏

燃油有無泄漏

制動液有無泄漏

樣機(jī)外部有無磕碰損傷

電氣儀表系統(tǒng)是否完好

各聯(lián)接部位是否緊固

發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常

傳動系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否正常

液壓懸掛升降

各聯(lián)接螺栓是否松動

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附錄B

（資料性附表）

谷物聯(lián)合收割機(jī)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/

生產(chǎn)企業(yè)/

型號/

配套

3結(jié)構(gòu)型式/

發(fā)動機(jī)

標(biāo)定功率kW

標(biāo)定轉(zhuǎn)速r/min

4整機(jī)外形尺寸(長×寬×高)mm

5整機(jī)質(zhì)量kg

6額定喂入量kg/s

7作業(yè)速度km/h

8作業(yè)小時生產(chǎn)率hm2/h

9單位作業(yè)量燃油消耗量kg/hm2

10割臺工作幅寬mm

11割臺型式/

12脫粒機(jī)構(gòu)型式/

13清選機(jī)構(gòu)型式