ICS65.060.50

CCSB91

T/CAAMMXXXX—202X/T/NJXXXX—202X

谷物聯合收割機結構疲勞耐久臺架試驗

方法田間作業模擬

Graincombineharvesters—Benchtestmethodforstructuralfatigue

endurance—Fieldoperationsimulation

（報批稿）

202X-XX-XX發布202X-XX-XX實施

中國農業機械工業協會

發布

中國農業機械學會

1

T/CAAMMXXXX—202X/T/NJXXXX—202X

谷物聯合收割機結構疲勞耐久臺架試驗方法田間作業模擬

1范圍

本文件規定了谷物聯合收割機進行結構疲勞耐久臺架試驗的術語和定義、一般要求、試驗設備儀器、

試驗方法、試驗結果統計、試驗報告。

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

生的垂向振動、沖擊條件下結構耐久可靠性的考核。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構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收獲機械聯合收割機試驗方法

GB/T24648.2工程農機產品可靠性考核評定指標體系及故障分類通則

3術語和定義

下列術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

谷物聯合收割機在田間作業工作過程中，谷物聯合收割機上某一部位在田間作業路面、收割機作業部

件或旋轉部件激勵下產生的載荷、加速度、應變、相對位移等各種實時響應的統稱。

3.3

目標信號targetsignal

通過對載荷譜數據進行處理獲得的能夠在輪耦合臺架上使用的目標譜信號數據。

3.4

臺架響應信號benchresponsesignal

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

到的測量信號，包括應力、應變、加速度、位移等。

3.5

頻響函數frequencyresponsefunction(FRF)

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

入的激勵與輸出的響應信號的時域與頻域函數關系公式。

3.6

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迭代iteration

在輪耦合試驗臺系統上，以目標譜為目標，通過對被試谷物聯合收割機進行循環多次的激勵輸入和反

饋調整，使得被試谷物聯合收割機上測得的響應譜信號與目標譜信號誤差在整體上逐步減小的過程。

3.7

驅動文件driverfile

用于控制輪耦合試驗臺架液壓電控系統的數字驅動文件。

3.8

當量致命故障數equivalentfailurenumber

在規定使用或試驗時間內發生的各類故障，按照一定規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的故障數。將各故障折算而成的致命故障數量，稱為當量致命故障數。

4一般要求

4.1試驗前應在谷物聯合收割機田間作業典型地塊采集載荷譜。

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

鉛垂面與谷物聯合收割機縱向對稱面交線的上部接近輪軸處，位移、傾角、應變傳感器根據實際作業情況

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應變應變片易出現結構失效位置或關鍵結構點測量結構件應變情況選裝

4角度傾角傳感器機架或其他機身關鍵部位測量機身姿態選裝

4.3谷物聯合收割機運行應符合對應谷物聯合收割機的作業相關要求。

4.4谷物聯合收割機的技術參數應符合制造廠的規定，并按制造廠的使用要求進行操作。試驗樣機技術狀

態應調試正常。記錄樣機的型號名稱、樣機編號、生產廠家、生產日期、主要技術規格、收獲谷物類型（見

附錄表B.1）等。

4.5田間作業載荷譜采集過程中，需實測或調查統計并記錄班次時間，包括：作業時間和非作業時間。其

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

業時間包括：調整保養時間、機具故障時間、空行轉移時間。檢測狀態分為作業狀態和非作業狀態兩類，

具體要求見表2。

表2檢測狀態劃分

檢測狀態分類要求

純工作狀態樣機在規定的試驗條件下進行收割作業。

作業狀態地頭轉彎空行狀態樣機在地頭轉彎，切割、脫粒清選等作業機構空運。

卸糧狀態樣機在田間停止，切割、脫粒清選等作業機構斷開進行卸糧工作。

樣機切割、脫粒清選等作業機構斷開，在設計速度范圍內進行田間

田間行走狀態

非作業狀態走。

作業機構結合但未收獲狀態樣機切割、脫粒清選等作業機構結合，但未進行收獲作業時的狀態。

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4.6谷物聯合收割機田間作業載荷譜采集時長不應少于10小時，各狀態采集時間按照實際田間作業時長占

比分配；每個作業環節，至少采集5次載荷譜。

4.7谷物聯合收割機進行田間作業載荷譜采集過程中，作業過程需滿足GB/T8097的相關規定。

5試驗設備儀器

試驗設備儀器見表3，所有設備儀器應在標定的有效期內使用。

表3試驗設備儀器

序號設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數據采集系統采集載荷譜數據//

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應變片采集被測對象的應變信號//

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試驗樣機準備

6.1.1試驗樣機應為出廠驗收合格的產品，數量一臺，輪胎氣壓應符合谷物聯合收割機技術條件要求且應

和田間作業時保持一致。

6.1.2谷物聯合收割機應保持清潔，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、駕駛室總成、機架系統等重點部位進行監控。

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

定的運輸狀態配置。

6.1.5進行樣機狀態檢查，內容如下：

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、螺栓預緊力是否符合要求，并畫漆線標記，必要時按照設計要求規定

調整。

6.1.6進行田間作業模擬試驗前需進行參數測量及調整，內容如下：

a）按照試驗及裝配技術要求，測量并調整谷物聯合收割機輪胎胎壓；

b）根據臺架試驗要求（空載，半載和滿載等）對谷物聯合收割機進行裝載；

c）測量樣機的軸輪距尺寸，并記錄；

d）解除谷物聯合收割機駐車制動并斷電。

6.2臺架試驗準備

6.2.1信號調試

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

業載荷譜采集時一致。

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6.2.2生成目標信號

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、數據合理性檢查后，形成一段有效

的載荷譜信號。經過雨流計數統計損傷循環、刪除過渡路譜與小損傷載荷、增加過渡時間及載荷譜數據壓

縮等臺架加速度處理方法來得到初步的目標信號。

6.2.3迭代

生成目標信號需要使用臺架迭代軟件進行載荷譜迭代，按下列步驟生成驅動文件：

a）將被試車輛按照試驗規定安裝于試驗臺上，根據目標譜頻率構成生成白噪聲驅動譜；

b）播放白噪聲驅動譜獲取響應信號，計算得出頻響函數；

c）將目標譜與頻響函數文件導入迭代部分，生成最終驅動譜；

d）播放驅動譜，并在試驗臺上采集相應的臺架響應信號，根據臺架響應信號與目標信號的誤差，計算

生成新的驅動信號，并修正傳遞函數，繼續迭代，直到臺架響應信號與目標信號的誤差值在10%以內，形成

最終的驅動文件來進行試驗。

6.2.4臺架安裝

進行被試谷物聯合收割機安裝，內容如下：

a）根據被試的谷物聯合收割機輪距和軸距參數，調整試驗臺架的輪軸距系統，以適應被試谷物聯合收

割機要求；

b）將被試谷物聯合收割機布置在試驗臺架；

c）將傳感器連接至試驗臺架；

d）調節試驗臺架作動缸的控制參數；

e）布置減振器冷卻系統，保證試驗過程中減振器溫度在正常工作溫度范圍內；

f）將谷物聯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）通過充放氮氣調節試驗臺架作動缸的靜平衡。

6.2.5臺架軟件設置

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，創建迭代通道配置文件。

6.2.5.3設置試驗臺架保護，包括但不限于超溫保護、斷裂保護、目標通道監控保護等。

6.2.5.4使用驅動信號文件，設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，按照實際驅動信號文件驅動液壓伺服作動器進行谷物聯合收割機田間作業

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的田間作業時間不應少于200h，其中作業狀態和非作業

狀態試驗模擬時間根據實際載荷譜采集時間統計按照比例進行分配。

6.3.1.3在試驗的整個過程，監測試驗臺架運行狀態及樣機狀態。

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

存，進行失效原因分析，并將結果記錄至附錄表A.1中。

6.3.1.5谷物聯合收割機每模擬田間作業四小時，按附錄表A.2進行試驗樣機班次檢查。

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6.3.1.6谷物聯合收割機田間作業模擬試驗中，如谷物聯合收割機發生GB/T24648.2規定的嚴重故障或

致命故障，應停止試驗。

6.3.2測試結束

6.3.2.1對被試谷物聯合收割機進行全面檢查。

6.3.2.2移除被試谷物聯合收割機上的所有負載。

6.3.2.3拆除所有傳感器和設備。

6.3.2.4將被試谷物聯合收割機移下臺架。

6.3.2.5根據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試驗結果統計

7.1試驗結束后對試驗中出現的各類故障進行判別、統計，包括故障名稱、分類等級、數量、故障描述、

時間等。

7.2產品故障按GB/T24648.2分類。

7.3谷物聯合收割機采用輪耦合試驗臺進行結構疲勞耐久試驗，試驗結束后需進行被試樣品的故障統計及

評價。主要可靠性指標為當量致命故障數，將統計結果填入表4中。

表4試驗結果統計

項目單位試驗結果合計

試驗時間h

致命故障數個

嚴重故障數個

一般故障數個

輕微故障數個

故障排除、修復時間h

可靠性指標當量致命故障數r1D/

當量致命故障數＜1時，谷物聯合收割機田間作業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

試驗報告至少應包括：

a）說明試驗任務的來源；

b）試驗依據；

c）試驗對象：注明被測樣機的主要參數，并附加圖形、照片及必要的說明；

d）試驗設備及儀表：應寫明主要設備及儀表的名稱、廠家、型號、精度及其他基本參數，以及標定

日期及測量部位；

e）試驗條件；

f）試驗結果：

1）對原始試驗數據加以整理，盡可能用曲線表示，重要的數據可以列表；

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2）可靠性評價指標計算結果；

3）故障、維修統計、詳細情況記錄，如：產生時間、產生位置、故障內容、排除方法等；

4）試驗過程的調整更換記錄；

5）試驗測試結果。

g）結論與建議：

1）描述故障的模式、類型、數量；

2）描述試驗評價結果；

3）必要時，根據試驗結果，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

（規范性）

試驗過程定期檢查及結果記錄

谷物聯合收割機試驗結構失效及原因分析統計表和定期檢查表如表A.1和表A.2所示。

表A.1谷物聯合收割機結構失效及原因統計表

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谷物聯合收割機定期檢查表

序號檢測項目檢查結果

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電氣儀表系統是否完好

7各聯接部位是否緊固

8發動機運轉是否正常

9傳動系統運轉是否正常

10轉向系統是否正常

11液壓懸掛升降是否正常

12各聯接螺栓是否松動

機型：編號：地點：檢查人：日期：

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附錄B

（資料性）

谷物聯合收割機產品規格記錄

被測樣機各項性能參數及規格應按表B.1詳細記錄。

表B.1谷物聯合收割機產品規格表

序號項目單位設計值

1型號名稱/

2結構型式/

3配套發動機生產企業/

4配套發動機型號/

5配套發動機結構型式/

6配套發動機標定功率kW

7配套發動機標定轉速r/min

8整機外形尺寸(長×寬×高)mm

9整機質量kg

10額定喂入量kg/s

11作業速度km/h

12作業小時生產率hm2/h

13單位作業量燃油消耗量kg/hm2

14割臺工作幅寬mm

15割臺型式/

16脫粒機構型式/

17清選機構型式/

18輪距mm

19軸距mm

20莖稈切碎器型式/

21卸糧機構型式