CN105144873B - 一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业机械技术领域,涉及一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机。该机具包括箱体、变速机构、动力传递机构和耙地机构,其中,所述动力传递机构包括第一曲柄摇杆机构和第二曲柄摇杆机构。变速机构的锥齿轮降低转速,并带动第一曲盘轴发生旋转,再经过双曲柄摇杆机构进行两次动力转化,将动力传递给耙地机构进行工作,传递精准可靠。转向调节机构确保刀轴实现持续不断的定向旋转:滑块开始发生直线往复运动时,弹簧处于拉伸状态,使得从动摇杆受到弹簧拉力,并向弹簧拉力方向摆动;在第二曲盘轴处于死点位置时,弹簧被压缩产生弹簧压力,从动摇杆在弹簧压力作用下带动第二曲盘轴度过死点。

Description

一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机
技术领域
本发明属于农业机械技术领域,特别涉及一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机。
背景技术
随着现代化农业的发展,提高耕整地的质量成为一个重要课题。很多科研工作者围绕耕整地机械展开研究,研发了一批现代实用的耕整地机具,其中,圆盘耙和旋耕机占据重要地位。但现有机具仍然存在一些问题,如圆盘耙存在翻土严重,动力消耗大;卧式旋耕机存在耕深浅,抛土严重等问题。立式驱动耙虽然有土壤扰动小,耕作深度适中等优势,但存在动力传递系统复杂,成本高等问题,阻碍了驱动浅耙机的发展应用。
专利CN 201420080203.1公开了一种立式旋耕机,该机具虽然可解决土壤颗粒大,上下层土壤疏松程度不均匀,机具受力不均匀、刚性差等问题,但其所采用的齿轮传动不但成本高,还需要密封装置,润滑装置,结构复杂冗赘。专利CN 201220199823.8公开了一种可拆卸耙刀的动力驱动耙,该机具虽避免了齿轮传动,采取凸轮与凸轮轴传动,但其在转动中接触线容易磨损,不易修复,传递阻力大效率低,且凸轮的曲线形状加工比较困难,精度要求高,生产费用高。因此,需要发明一种动力传递简便、成本低的驱动浅耙机。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供了一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机。
该机具包括箱体、变速机构、动力传递机构和耙地机构,其中,所述动力传递机构包括第一曲柄摇杆机构和第二曲柄摇杆机构;
所述箱体上设有箱体滑轨1,左右箱体滑轨1分别安装在箱体相应侧的侧板内侧,且相互对称;箱体滑轨1的长度为L≥2r1,r1为第一曲盘轴12的半径;
所述变速机构包括锥齿轮6,锥齿轮6连接在拖拉机的动力输出轴上;
所述第一曲柄摇杆机构包括第一曲盘轴12、主动摇杆13和滑块14,第一曲盘轴12与锥齿轮6相连;主动摇杆13的一端连接在第一曲盘轴12上,另一端与滑块14连接;滑块14的两端分别伸入左右箱体滑轨1内;
所述第二曲柄摇杆机构包括从动摇杆17和与从动摇杆17一一对应的第二曲盘轴19,从动摇杆17的一端与滑块14连接,另一端与第二曲盘轴19相连;
所述耙地机构包括刀轴25和耙刀26,刀轴25连接在第二曲盘轴19上,耙刀26固定在刀轴25下端的圆周上。
上述一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其变速机构通过锥齿轮6将万向节传递的旋转运动的转速降低,同时带动第一曲盘轴12发生旋转运动;第一曲盘轴12带动主动摇杆13左右摆动,驱使滑块14在箱体滑轨1中做直线往复运动;滑块14带动从动摇杆17摆动,从动摇杆17带动第二曲盘轴19发生旋转运动,同时第二曲盘轴19将动力传递给刀轴25,刀轴25带动耙刀26旋转,进行耙地作业。
进一步地,上述一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机还包括转向调节机构,所述转向调节机构包括弹簧28、弹簧滑块29及从动摇杆17中的曲线滑轨27,弹簧座30固定在箱体上,弹簧28的一端固定在弹簧座30上,另一端与弹簧滑块29连接,弹簧滑块29设置在曲线滑轨27内,并在曲线滑轨27内部可滑动。
优选地,曲线滑轨27的下端为直线滑轨,上端为曲面滑轨,曲面滑轨为圆弧状,方便调节从动摇杆17的摆向,进而调节第二曲盘轴19的转向。
滑块14发生直线往复运动过程中,弹簧28的一端在弹簧座30的固定下不进行运动,弹簧滑块29在曲线滑轨27内滑动,对弹簧28产生拉伸和压缩;滑块14开始发生直线往复运动时,弹簧28处于拉伸状态,使得从动摇杆17受到弹簧拉力Fm,并向弹簧拉力Fm方向摆动;在第二曲盘轴19处于死点位置时,弹簧28处于压缩状态,从动摇杆17在弹簧压力Fn作用下带动第二曲盘轴19度过死点,确保刀轴25持续不断的定向旋转。
优选地,曲线滑轨27的长度S≤箱体滑轨1的长度L;曲线滑轨27的曲面高度为D,等于弹簧28的变形量λ=(λmn);弹簧28的自然长度为H,λm为弹簧拉伸量,λm=D/2;λn为弹簧压缩量,λn=D/2;C为弹簧刚度;滑块14开始发生直线往复运动时,弹簧28的拉伸长度为H+D/2,产生的弹簧拉力为Fm=C×λm;在第二曲盘轴19处于死点位置时,弹簧28的压缩长度为H-D/2,产生的弹簧压力为Fn=C×λn
进一步优选地,曲线滑轨27的长度S=箱体滑轨1的长度L=170mm>2r1=160mm,曲线滑轨27的曲面高度为D=40mm,λm为弹簧拉伸量,λm=20mm;λn为弹簧压缩量,λn=20mm;C为弹簧刚度,C=2N/mm;滑块14开始发生直线往复运动时,弹簧28受拉伸产生的弹簧拉力为Fm=C×λm=40N;在第二曲盘轴19处于死点位置时,弹簧28受压缩产生的弹簧压力为Fn=C×λn=40N。
优选地,刀轴25下端圆周上设有与耙刀26相等数量的耙刀座25-1,耙刀26一一固定在耙刀座25-1上。
本发明的有益效果为:
本发明通过变速机构将动力进行转换后,再经过双曲柄摇杆机构进行两次动力转化,将变速机构传递来的动力传递给耙地机构进行工作,传递精准可靠。转向调节机构确保刀轴实现持续不断的定向旋转,相邻刀轴转向相反,避免了撞刀现象,同时使得机具受力均匀,提高机具刚度。本发明机具机构简单,在实现曲柄摇杆机构取代齿轮作为传动方式的同时,实现了立式全面无漏耕耙地作业,土壤疏松程度一致性强,耙刀对土壤扰动小,无翻土效果,利于土层蓄水保墒,对土层结构破坏微小;且由于独特的驱动式立旋结构,耙后沟底平整,对耙刀进给量无要求,作业效率提高。本发明是耕整地机械的创新,机具生产成本低、刚度可靠,可通过更换刀具调节耕深。
附图说明
图1为本发明一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机结构示意图;
图2为本发明一种动力传递机构俯视图;
图3为本发明一种变速机构和主动摇杆爆炸图;
图4a为本发明一种转向调节机构和从动摇杆主视图;
图4b为本发明一种转向调节机构和从动摇杆A-A剖视图;
图4c为本发明一种转向调节机构和从动摇杆爆炸图;
图5为本发明一种耙地机构和第二曲盘轴爆炸图。
标号说明:1-箱体滑轨,6-锥齿轮,7-第一轴承,8-第一轴承座,9-第一轴套,10-第二轴承,11-第二轴承座,12-第一曲盘轴,13-主动摇杆,14-滑块,15-铆钉,17-从动摇杆,18-轴承,19-第二曲盘轴,20-第三轴承座,21-第三轴承,22-第二轴套,23-第四轴承座,24-第四轴承,25-刀轴,25-1-耙刀座,26-耙刀,27-曲线滑轨,28-弹簧,29-弹簧滑块,30-弹簧座,a-曲线滑轨27的起始点,b-曲线滑轨27的终点。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1所示,本发明一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机包括箱体、变速机构、动力传递机构、转向调节机构和耙地机构,其中动力传递机构包括第一曲柄摇杆机构和第二曲柄摇杆机构。
箱体上设有箱体滑轨1,左右箱体滑轨1分别安装在箱体相应侧的侧板内侧,且相互对称;箱体滑轨1的长度为L=170mm≥2r1=160mm,r1为第一曲盘轴12的半径,r1=80mm。
变速机构包括锥齿轮6,锥齿轮6连接在拖拉机的动力输出轴上。变速机构通过锥齿轮6将万向节传递的旋转运动的转速降低。
第一曲柄摇杆机构包括第一曲盘轴12、主动摇杆13和滑块14,第一曲盘轴12依次穿过第二轴承10、第一轴套9和第一轴承7与锥齿轮6相连,第一轴套9位于变速箱上的孔中。主动摇杆13的一端通过铆钉连接在第一曲盘轴12上,另一端通过轴承和柳钉15与滑块14铰接;滑块14的两端分别伸入左右箱体滑轨1内。锥齿轮6将动力传递给第一曲盘轴12,带动第一曲盘轴12发生旋转运动,第一曲盘轴12通过主动摇杆13带动滑块14在箱体滑轨1内做直线往复运动。第二曲柄摇杆机构包括10个从动摇杆17和与从动摇杆17一一对应的第二曲盘轴19,第二曲盘轴的半径r2=80mm。从动摇杆17的一端通过轴承18和柳钉15与滑块14铰接,另一端通过柳钉15与第二曲盘轴19相连。滑块14的直线往复运动通过从动摇杆17带动第二曲盘轴19发生旋转运动,同时第二曲盘轴19将动力传递给耙地机构。
耙地机构包括与第二曲盘轴19一一对应的10个刀轴25和每个刀轴上的5把耙刀26。刀轴25依次穿过第四轴承24、第二轴套22和第三轴承21连接在第二曲盘轴19上,进一步地,刀轴25上端设有花键,第二曲盘轴19上设有花键槽,通过花键与花键槽相配合,将刀轴25连接在第二曲盘轴19上;其中第二轴套22位于箱体底板上的孔中,从而将刀轴25固定在箱体上;刀轴25下端圆周上均匀设置5个耙刀座25-1,5把耙刀26通过螺栓固定在耙刀座25-1上,方便更换,通过更换耙刀26进行耙地深度的调节,垂直耙地深度为5-15cm。其中,相邻刀轴25中心的距离d1=250mm,耙刀26最大外径直径d2=260mm,耙刀26的宽度K=120mm。第二曲盘轴19将动力传递给刀轴25,带动耙刀26发生旋转,进行耙地作业。刀轴25通过转向调节机构控制转向,相邻刀轴25的转向相反,使机具受力均匀,工作平稳,相邻刀轴25所载耙刀26工作区域重叠5mm,不产生漏耕。为使相邻刀轴25上的耙刀26作业时不发生干涉,刀轴25安装等分角时,相邻刀轴不出现撞刀现象,本实施例中m=72°。
转向调节机构包括弹簧28、弹簧滑块29及从动摇杆17中的曲线滑轨27,曲线滑轨27的下端为直线滑轨,上端为曲面滑轨,曲面滑轨为圆弧状,弧度为90°,方便调节从动摇杆17的摆向,进而调节第二曲盘轴19的转向。弹簧座30固定在箱体上,其中最左侧和最右侧的弹簧座30分别固定在箱体左右侧板上,其他弹簧座30固定在箱体底板上;弹簧28的一端固定在弹簧座30上,另一端与弹簧滑块29连接,弹簧滑块29设置在曲线滑轨27内,并在曲线滑轨27内部可滑动。滑块14直线往复运动过程中,弹簧28的一端在弹簧座30的固定下不进行运动,弹簧滑块29在曲线滑轨27内滑动,对弹簧28产生拉伸和压缩。在滑块14开始发生直线往复运动时,弹簧滑块29位于曲线滑轨27的起始点a,弹簧28处于拉伸状态,使得从动摇杆17受到弹簧拉力Fm,并向弹簧拉力Fm方向摆动。在第二曲盘轴19处于死点位置时,弹簧滑块29位于曲线滑轨27的终点b,弹簧28处于压缩状态,从动摇杆17在弹簧压力Fn作用下带动第二曲盘轴19度过死点,确保刀轴25持续不断的旋转。曲线滑轨27的长度S与箱体滑轨1的长度L相同,为S=L=170mm;曲线滑轨27的曲面高度D=40mm,等于弹簧28的变形量λ=(λmn)=40mm,λm为弹簧拉伸量,λm=20mm;λn为弹簧压缩量,λn=20mm;最左侧和最右侧的弹簧28的自然长度为120mm,其他弹簧28的自然长度为90mm,C为弹簧刚度,C=2N/mm;在滑块14开始发生直线往复运动时,最左侧和最右侧的弹簧28的拉伸长度为140mm,其他弹簧28的拉伸长度为110mm,产生弹簧拉力均为Fm=C×λm=40N;在第二曲盘轴19处于死点位置时,最左侧和最右侧的弹簧28的压缩长度为100mm,其他弹簧28的压缩长度为70mm,产生弹簧压力均为Fn=C×λn=40N。
本机具的工作原理为:拖拉机输出轴传递的动力,先经过变速机构进行变速,由锥齿轮6将万向节传递的旋转运动的转速降低,同时带动第一曲盘轴12的旋转运动;第一曲盘轴12带动主动摇杆13左右摆动,从而驱使滑块14在箱体滑轨1中做直线往复运动;滑块14与从动摇杆17通过轴承18连接,并带动从动摇杆17摆动,此时弹簧滑块29在从动摇杆17的曲线滑轨27中滑动,拉伸弹簧28,从动摇杆17在弹簧拉力Fm作用下带动第二曲盘轴19摆动;过程中,弹簧28由受拉伸变为受压缩;压缩弹簧28,从动摇杆17在弹簧压力Fn作用下带动第二曲盘轴19度过死点,从而保证第二曲盘轴19发生持续不断的定向旋转。第二曲盘轴19带动刀轴25旋转运动,刀轴25带动耙刀26旋转,进行耙地作业。
本发明机具机构简单,土壤疏松程度一致性强,耙刀26对土壤扰动小,无翻土效果,利于土层蓄水保墒,对土层结构破坏微小;且由于独特的驱动式立旋结构,耙后沟底平整,对耙刀26进给量无要求,作业效率提高;同时机具受力均匀,刚性强。本发明是耕整地机械的创新,具有良好的经济社会效益。
以上各实例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式等都是可以变化的,凡在本发明技术方案的基础上进行的同等变化和改进,均不应排除在本发明的保护范围外。

Claims (8)

1.一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,该机具包括箱体、变速机构、动力传递机构和耙地机构,其中,所述动力传递机构包括第一曲柄摇杆机构和第二曲柄摇杆机构;
所述箱体上设有箱体滑轨(1),左右箱体滑轨(1)分别安装在箱体相应侧的侧板内侧,且相互对称;箱体滑轨(1)的长度为L≥2r1,r1为第一曲盘轴(12)的半径;
所述变速机构包括锥齿轮(6),锥齿轮(6)连接在拖拉机的动力输出轴上;
所述第一曲柄摇杆机构包括第一曲盘轴(12)、主动摇杆(13)和滑块(14),第一曲盘轴(12)与锥齿轮(6)相连;主动摇杆(13)的一端连接在第一曲盘轴(12)上,另一端与滑块(14)连接;滑块(14)的两端分别伸入左右箱体滑轨(1)内;
所述第二曲柄摇杆机构包括从动摇杆(17)和与从动摇杆(17)一一对应的第二曲盘轴(19),从动摇杆(17)的一端与滑块(14)连接,另一端与第二曲盘轴(19)相连;
所述耙地机构包括刀轴(25)和耙刀(26),刀轴(25)连接在第二曲盘轴(19)上,耙刀(26)固定在刀轴(25)下端的圆周上。
2.根据权利要求1所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,变速机构通过锥齿轮(6)将万向节传递的旋转运动的转速降低,同时带动第一曲盘轴(12)发生旋转运动;第一曲盘轴(12)带动主动摇杆(13)左右摆动,驱使滑块(14)在箱体滑轨(1)中做直线往复运动;滑块(14)带动从动摇杆(17)摆动,从动摇杆(17)带动第二曲盘轴(19)发生旋转运动,同时第二曲盘轴(19)将动力传递给刀轴(25),刀轴(25)带动耙刀(26)旋转,进行耙地作业。
3.根据权利要求1所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,还包括转向调节机构,所述转向调节机构包括弹簧(28)、弹簧滑块(29)及从动摇杆(17)中的曲线滑轨(27),弹簧座(30)固定在箱体上,弹簧(28)的一端固定在弹簧座(30)上,另一端与弹簧滑块(29)连接,弹簧滑块(29)设置在曲线滑轨(27)内,并在曲线滑轨(27)内部可滑动。
4.根据权利要求3所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,曲线滑轨(27)的下端为直线滑轨,上端为曲面滑轨,曲面滑轨为圆弧状,方便调节从动摇杆(17)的摆向,进而调节第二曲盘轴(19)的转向。
5.根据权利要求3所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,滑块(14)发生直线往复运动过程中,弹簧(28)的一端在弹簧座(30)的固定下不进行运动,弹簧滑块(29)在曲线滑轨(27)内滑动,对弹簧(28)产生拉伸和压缩;滑块(14)开始发生直线往复运动时,弹簧(28)处于拉伸状态,使得从动摇杆(17)受到弹簧拉力Fm,并向弹簧拉力Fm方向摆动;在第二曲盘轴(19)处于死点位置时,弹簧(28)处于压缩状态,从动摇杆(17)在弹簧压力Fn作用下带动第二曲盘轴(19)度过死点,确保刀轴(25)持续不断的定向旋转。
6.根据权利要求4所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,曲线滑轨(27)的长度S≤箱体滑轨(1)的长度L;曲线滑轨(27)的曲面高度为D,等于弹簧(28)的变形量λ=(λmn);弹簧(28)的自然长度为H,λm为弹簧拉伸量,λm=D/2;λn为弹簧压缩量,λn=D/2;C为弹簧刚度;滑块(14)开始发生直线往复运动时,弹簧(28)的拉伸长度分别为H+D/2,产生的弹簧拉力为Fm=C×λm;在第二曲盘轴(19)处于死点位置时,弹簧(28)的压缩长度分别为H-D/2,产生的弹簧压力为Fn=C×λn
7.根据权利要求6所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,曲线滑轨(27)的长度S=箱体滑轨(1)的长度L=170mm>2r1=160mm,曲线滑轨(27)的曲面高度为D=40mm,λm为弹簧拉伸量,λm=20mm;λn为弹簧压缩量,λn=20mm;C为弹簧刚度,C=2N/mm;滑块(14)开始发生直线往复运动时,弹簧(28)受拉伸产生的弹簧拉力为Fm=C×λm=40N;在第二曲盘轴(19)处于死点位置时,弹簧(28)受压缩产生的弹簧压力为Fn=C×λn=40N。
8.根据权利要求1所述的一种双曲柄摇杆机构的立式浅耙机,其特征在于,刀轴(25)下端圆周上设有与耙刀(26)相等数量的耙刀座(25-1),耙刀(26)一一固定在耙刀座(25-1)上。
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