CN104913998A - 一种农机刀具刃口锋利度测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农机刀具刃口锋利度测试仪，测试仪包括茎秆旋转支架和切割台，茎秆旋转支架包括旋转主轴、垂直于旋转主轴输出端设置的横梁和设置于横梁上的茎秆夹持机构，所测茎秆夹持固定于茎秆夹持机构上，并随横梁作旋转运动；切割台包括切割支架、切割工况调节装置、刀具夹持座及设置于刀具夹持座上的切割力采集装置，切割力采集装置用于采集刀具切割时的受力数据；切割工况调节装置设置于切割支架上，用于调节刀具切割工况参数；刀具夹持座设置于所述切割工况调节装置上，所测刀具固定于刀具夹持座上，且与作旋转运动的茎秆夹持机构形成茎秆旋转切割。本发明实现测试仪既能测量农机刀具刃口锋利度，又能对切割工况参数进行优选，达到一机两用的目的。

Description

一种农机刀具刃口锋利度测试仪

技术领域

本发明涉及刃口锋利度测试技术领域，更具体地讲，涉及一种农机刀具刃口锋利度测试仪。

背景技术

刃口锋利度是影响刀具切割质量和切割功耗的重要参数之一，目前人们对刃口锋利度测试设备的研究较少且大多集中在医用和餐、厨刀具等领域，尚无专用于测量农机刀具刃口锋利度的测试设备；除刃口锋利度外，切割速度、切割角等也是影响切割质量和切割功耗的重要参数，而现有的锋利度测试设备不可改变工况参数或只可改变少量参数。

发明内容

为克服现有技术中所存在的问题，实现测试仪既能测量农机刀具刃口锋利度，又能对切割工况参数进行优选，达到一机两用的目的，本发明提供了一种农机刀具刃口锋利度测试仪。

所采用的技术方案如下：

一种农机刀具刃口锋利度测试仪，所述测试仪包括茎秆旋转支架和切割台，所述茎秆旋转支架包括旋转主轴、垂直于所述旋转主轴输出端设置的横梁和设置于所述横梁上的茎秆夹持机构，所测茎秆夹持固定于所述的茎秆夹持机构上，并随所述横梁作旋转运动；

所述切割台包括切割支架、切割工况调节装置、刀具夹持座及设置于所述刀具夹持座上的切割力采集装置，所述切割力采集装置用于采集刀具切割时的受力数据；

所述切割工况调节装置设置于所述切割支架上，用于调节刀具切割工况参数；所述刀具夹持座设置于所述切割工况调节装置上，所测刀具固定于所述刀具夹持座上，且与作旋转运动的所述茎秆夹持机构形成茎秆旋转切割。

所述旋转主轴呈竖直设置，所述横梁水平固定于所述旋转主轴的上端；

所述茎秆夹持机构包括锁止滑块和用于容置茎秆的套筒，所述套筒竖直固定于所述横梁的自由端，其上端与所述横梁的上端面平齐，所述锁止滑块设置于所述横梁的上端面，并与所述横梁形成滑动连接，所述套筒上端成型有夹持板，所述夹持板伸出所述横梁的上端面并与所述锁止滑块形成茎秆的夹持部。

所述切割工况调节装置包括第一支撑座、第一铰接座和用于调节刀具前后倾角的倾角调节气缸，所述第一支撑座固定于所述切割支架的上方，所述第一支撑座与第一铰接座之间通过一第一转轴活动连接，所述第一支撑座与第一铰接座上分别固定一铰支座，所述倾角调节气缸的两端分别与两所述铰支座铰接，所述刀具夹持座设置于所述第一铰接座上，所述倾角调节气缸用于控制所测刀具在垂直于X轴的竖直面上旋转。

所述第一铰接座上还设有第二铰接座和用于调节刀具砍切角的砍切角调节气缸，所述刀具夹持座设置于所述第二铰接座上；所述第一铰接座与所述第二铰接座之间通过一第二转轴活动连接，所述第一转轴与所述第二转轴呈垂直设置；所述第一铰接座和第二铰接座上分别固定有用于与所述砍切角调节气缸两端铰接的铰支座，所述砍切角调节气缸用于控制所测刀具在垂直于Y轴的竖直面上旋转。

所述第二铰接座上还设有第三铰接座和用于调节刀具滑切角的滑切角调节气缸，所述刀具夹持座设置于所述第三铰接座上；所述第二铰接座与所述第三铰接座之间通过一第三转轴活动连接，所述第二转轴与所述第三转轴呈垂直设置；所述第二铰接座和第三铰接座上分别固定有用于与所述滑切角调节气缸两端铰接的铰支座，所述滑切角调节气缸用于控制所测刀具在垂直于Z轴的竖直面上旋转。

所述切割支架包括第二支撑座、调节支撑杆和高度调节气缸，所述调节支撑杆与所述第二支撑座滑动连接，所述第一支撑座固定于所述调节支撑杆的上端，所述高度调节气缸的活塞杆与所述调节支撑杆固定连接，用于调节所测刀具的切割高度。

所述的切割力采集装置为设置于所述刀具夹持座上的力传感器。

所述测试仪上还设有用于控制所测刀具切割时机的切割时机控制装置，其包括反馈反射式光电开关、反光板、遥控发射器、遥控接收器和电磁铁，所述的光电开关和遥控发射器设置于所述第一铰接座上，所述的反光板、遥控接收器均设置于所述横梁上，所述电磁铁设置于所述茎秆夹持机构的套筒下端；待旋转主轴转速稳定后，开启光电开关，当光电开关检测到随横梁旋转的反光板反射回来的光信号时触发，并控制遥控发射器发射特定频率的信号，由遥控接收器接收信号来控制电磁铁推动所述套筒中的茎秆向上运动。

所述旋转主轴通过一变频调速电机驱动其旋转。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明所述的农机刀具刃口锋利度测试仪将切割力采集装置安装在刀具夹持座上，且使用作物茎秆(如甘蔗茎秆、玉米茎秆等)作为切割介质取代专用切割材料，采用旋转切割的方式实现高速切割，通过切割工况调节装置实现对切割工况的调节，本发明既能测量农机刀具刃口锋利度，还可以通过调节工况参数优选出切割质量较好、切割功耗较小的工况，为设定机器切割工况参数提供依据或参考，达到一机两用的目的。

说明书附图

图1是本发明所提供的刀具锋利度测试仪整体立体结构示意图；

图2是图1所示的正视图；

图3是刀具夹持座结构示意图。

图中：

1-茎秆旋转支架；

11-旋转主轴，12-横梁；

13-茎秆夹持机构，131-锁止滑块，132-套筒，133-夹持板；

14-变频调速电机；

2-切割台

21-切割支架，211-第二支撑座，212-调节支撑杆，213-高度调节气缸

22-切割工况调节装置，221-第一支撑座，222-第一铰接座，223-倾角调节气缸，224-第二铰接座，225-砍切角调节气缸，226-第三铰接座，227-滑切角调节气缸；

23-刀具夹持座，24-切割力采集装置；

3-第一转轴；4-铰支座；5-第二转轴；6-第三转轴；

7-切割时机控制装置；

71-反馈反射式光电开关，72-反光板，73-遥控发射器，74-遥控接收器，75-电磁铁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1和图2结构所示，本发明所提供的一种农机刀具刃口锋利度测试仪，包括茎秆旋转支架1和切割台2，茎秆旋转支架1包括旋转主轴11、垂直于旋转主轴11输出端设置的横梁12和设置于横梁11上的茎秆夹持机构13，所测茎秆夹持固定于茎秆夹持机构13上，并随横梁11作旋转运动；切割台2包括切割支架21、切割工况调节装置22、刀具夹持座23及设置于刀具夹持座23上的切割力采集装置24，切割力采集装置24用于采集刀具切割时的受力数据，其为设置于所述刀具夹持座23上的力传感器，如图3所示。切割工况调节装置22设置于切割支架21上，用于调节刀具切割工况参数；刀具夹持座23设置于切割工况调节装置22上，所测刀具固定于刀具夹持座23上，且与作旋转运动的茎秆夹持机构13形成茎秆旋转切割。其中的旋转主轴11呈竖直设置，通过驱动旋转主轴11作旋转运动，横梁12的中部固定在旋转主轴11的上端，旋转主轴11旋转带动横梁12做旋转运动，本发明中的驱动旋转主轴作旋转运动的驱动电机为变频电机，通过变频器控制驱动电机的转速，实现对横梁旋转速度的调节，从而控制了对茎秆的切割速度。

其中的茎秆夹持机构13包括锁止滑块131和用于容置茎秆的套筒132，套筒132竖直固定于横梁12的自由端，其上端与横梁12的上端面平齐，锁止滑块131设置于横梁12的上端面，并与横梁12形成滑动连接，套筒132上端成型有夹持板133，夹持板133伸出横梁12的上端面并与锁止滑块131形成茎秆的夹持部。将所测茎秆放置在套筒132中，推动锁止滑块131，在锁止滑块和夹持板133的作用下将所测茎秆进行固定，这样可准确实现对茎秆的切割。

本发明中优选地方案为：切割工况调节装置22包括第一支撑座221、第一铰接座222和用于调节刀具前后倾角的倾角调节气缸223，第一支撑座221固定于切割支架21的上方，第一支撑座221与第一铰接座222之间通过一第一转轴3活动连接，第一支撑座221与第一铰接座222上分别固定一铰支座4，倾角调节气缸223的两端分别与两铰支座4铰接，刀具夹持座23设置于第一铰接座222上，倾角调节气缸223用于控制所测刀具在垂直于X轴的竖直面上旋转。通过控制倾角气缸223的进出气压力，可推动第一铰接座4沿着第一转轴3旋转，从而控制刀具夹持座23的前后倾角大小。当然这里的用于调节刀具前后倾角的倾角调节气缸223可以采用液压缸替代。

进一步优选地，在第一铰接座222上还设有第二铰接座224和用于调节刀具砍切角的砍切角调节气缸225，刀具夹持座23设置于第二铰接座224上；第一铰接座222与第二铰接座224之间通过一第二转轴5活动连接，第一转轴3与第二转轴5呈垂直设置；第一铰接座222和第二铰接座224上分别固定有用于与砍切角调节气缸225两端铰接的铰支座4，砍切角调节气缸225用于控制所测刀具在垂直于Y轴的竖直面上旋转。在上述方案中增加了用于调节刀具砍切角的砍切角调节气缸225，当然这里也可采用液压控制方式；在改变刀具前后倾角的同时，通过驱动砍切角调节气缸225，可对第二铰接座224进行控制，对第二铰接座224的角度调节使得刀具沿着垂直于Y轴的竖直面上发生位置变化。

更优选地，在第二铰接座224上还设有第三铰接座226和用于调节刀具滑切角的滑切角调节气缸227，刀具夹持座23设置于第三铰接226)上；第二铰接座224与第三铰接座226之间通过一第三转轴6活动连接，第二转轴5与第三转轴6呈垂直设置；第二铰接座224和第三铰接座226上分别固定有用于与滑切角调节气缸227两端铰接的铰支座4，滑切角调节气缸227用于控制所测刀具在垂直于Z轴的竖直面上旋转。当然，上述的滑切角调节气缸227可采用液压控制方式，通过控制第三铰接座226在水平面内发生位置变化，改变刀具的滑切角大小，从而可对刀具的滑切角参数进行试验。

同时，本发明的切割支架21包括第二支撑座211、调节支撑杆212和高度调节气缸213，调节支撑杆212与第二支撑座211滑动连接，第一支撑座221固定于调节支撑杆212的上端，高度调节气缸213的活塞杆与调节支撑杆212固定连接，用于调节所测刀具的切割高度。

当然，测试仪上还设有用于控制所测刀具切割时机的切割时机控制装置7，其包括反馈反射式光电开关71、反光板72、遥控发射器73、遥控接收器74和电磁铁75，待电机转速稳定后，开启光电开关71的电源，当光电开关71检测到随横梁12旋转的反光板72反射回来的光信号时触发，并控制遥控发射器73发射特定频率的信号，由遥控接收器74接收信号来控制电磁铁75推动茎秆向上运动，光电开关71和遥控发射器73设置于第一铰接座222上，反光板72、遥控接收器74均设置于横梁12上，电磁铁75设置于茎秆夹持机构13的套筒132下端。

本发明的工作原理：测量农机刀具的刃口锋利度，旨在判断刀具刃口锋利度是否满足锋利度标准的要求，需在标准工况下进行，并由切割力采集装置采集的力值与标准要求进行比较，如特征力值在锋利度标准范围内则满足锋利度要求；在优选刀具切割工况时，须在保证切割质量的情况下，使用切割力采集装置采集同一刀具在不同工况下的实时力值曲线，通过评价、对比不同的力值曲线得到最优切割工况参数的组合。

本发明的工作过程：测量农机刀具的刃口锋利度时，首先将刀具夹持在刀具夹持座上，然后按照标准中的角度要求调节滑切角调节气缸、砍切角调节气缸、倾角调节气缸及刀具的高度调节气缸，开启遥控接收器的电源，调节变频电机的频率参数待电机转速达到标准要求时开启切割力采集装置，开启光电开关，切割力采集装置采集实时力，将特征力值与锋利度标准比较，判断刀具刃口锋利度是否满足要求；优选刀具切割工况时，首先应设置四因素(切割速度、滑切角、砍切角和刀具倾角)的多水平试验，将刀具夹持在刀具夹持座与切割力采集装置上，然后按照标准中的角度要求调节滑切角、砍切角、刀具倾角及刀具高度，开启遥控接收器的电源，调节变频调速电机的频率参数待电机转速达到标准要求时开启切割力采集装置，开启光电开关，切割力采集装置采集实时力，保存实时力值曲线，按试验设置重复上述步骤，对保存的所有实时力值曲线进行评价、对比，可得到最优切割工况参数的组合。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述测试仪包括茎秆旋转支架（1）和切割台（2），所述茎秆旋转支架（1）包括旋转主轴（11）、垂直于所述旋转主轴（11）输出端设置的横梁（12）和设置于所述横梁（11）上的茎秆夹持机构（13），所测茎秆夹持固定于所述的茎秆夹持机构（13）上，并随所述横梁（12）作旋转运动；

所述切割台（2）包括切割支架（21）、切割工况调节装置（22）、刀具夹持座（23）及设置于所述刀具夹持座（23）上的切割力采集装置（24），所述切割力采集装置（24）用于采集刀具切割时的受力数据；

所述切割工况调节装置（22）设置于所述切割支架上，用于调节刀具切割工况参数；所述刀具夹持座（23）设置于所述切割工况调节装置（22）上，所测刀具固定于所述刀具夹持座（23）上，且与作旋转运动的所述茎秆夹持机构（13）形成茎秆旋转切割。

2.根据权利要求1所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述旋转主轴（11）呈竖直设置，所述横梁（12）水平固定于所述旋转主轴（11）的上端；

所述茎秆夹持机构（13）包括锁止滑块（131）和用于容置茎秆的套筒（132），所述套筒（132）竖直固定于所述横梁（12）的自由端，其上端与所述横梁（12）的上端面平齐，所述锁止滑块（131）设置于所述横梁（12）的上端面，并与所述横梁（12）形成滑动连接，所述套筒（132）上端成型有夹持板（133），所述夹持板（133）伸出所述横梁（12）的上端面并与所述锁止滑块（131）形成茎秆的夹持部。

3.根据权利要求2所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述切割工况调节装置（22）包括第一支撑座（221）、第一铰接座（222）和用于调节刀具前后倾角的倾角调节气缸（223），所述第一支撑座（221）固定于所述切割支架（21）的上方，所述第一支撑座（221）与第一铰接座（222）之间通过一第一转轴（3）活动连接，所述第一支撑座（221）与第一铰接座（222）上分别固定一铰支座（4），所述倾角调节气缸（223）的两端分别与两所述铰支座（4）铰接，所述刀具夹持座（23）设置于所述第一铰接座（222）上，所述倾角调节气缸（223）用于控制所测刀具在垂直于X轴的竖直面上旋转。

4.根据权利要求3所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述第一铰接座（222）上还设有第二铰接座（224）和用于调节刀具砍切角的砍切角调节气缸（225），所述刀具夹持座（23）设置于所述第二铰接座（224）上；所述第一铰接座（222）与所述第二铰接座（224）之间通过一第二转轴（5）活动连接，所述第一转轴（3）与所述第二转轴（5）呈垂直设置；所述第一铰接座（222）和第二铰接座（224）上分别固定有用于与所述砍切角调节气缸（225）两端铰接的铰支座（4），所述砍切角调节气缸（225）用于控制所测刀具在垂直于Y轴的竖直面上旋转。

5.根据权利要求4所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述第二铰接座（224）上还设有第三铰接座（226）和用于调节刀具滑切角的滑切角调节气缸（227），所述刀具夹持座（23）设置于所述第三铰接座（226）上；所述第二铰接座（224）与所述第三铰接座（226）之间通过一第三转轴（6）活动连接，所述第二转轴（5）与所述第三转轴（6）呈垂直设置；所述第二铰接座（224）和第三铰接座（226）上分别固定有用于与所述滑切角调节气缸（227）两端铰接的铰支座（4），所述滑切角调节气缸（227）用于控制所测刀具在垂直于Z轴的竖直面上旋转。

6.根据权利要求3-5任一所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述切割支架（21）包括第二支撑座（211）、调节支撑杆（212）和高度调节气缸（213），所述调节支撑杆（212）与所述第二支撑座（211）滑动连接，所述第一支撑座（221）固定于所述调节支撑杆（212）的上端，所述高度调节气缸（213）的活塞杆与所述调节支撑杆（212）固定连接，用于调节所测刀具的切割高度。

7.根据权利要求6所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述的切割力采集装置（24）为设置于所述刀具夹持座（23）上的力传感器。

8.根据权利要求7所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述测试仪上还设有用于控制所测刀具切割时机的切割时机控制装置（7），其包括反馈反射式光电开关（71）、反光板（72）、遥控发射器（73）、遥控接收器（74）和电磁铁（75），所述的光电开关（71）和遥控发射器（73）设置于所述第一铰接座（222）上，所述的反光板（72）、遥控接收器（74）均设置于所述横梁（12）上，所述电磁铁（75）设置于所述茎秆夹持机构（13）的套筒（132）下端；待旋转主轴（11）转速稳定后，开启光电开关（71），当光电开关（71）检测到随横梁（12）旋转的反光板（72）反射回来的光信号时触发，并控制遥控发射器（73）发射特定频率的信号，由遥控接收器（74）接收信号来控制电磁铁（75）推动所述套筒（132）中的茎秆向上运动。

9.根据权利要求1所述的农机刀具刃口锋利度测试仪，其特征在于，所述旋转主轴（11）通过一变频调速电机驱动其旋转。