CN109655363A - 一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架 - Google Patents

Abstract

一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，包括多个由第一电机驱动的轮体(16)，多个轮体经轴承支承第一机架(14)，第一机架的前端固定安装定刀(24)，定刀下面的机架上设置导槽(29)，导槽上安装第一滑块(26)，第一滑块上固定安装动刀(23)，且动刀安装在所述定刀上方；第一滑块上设置滑槽(27)，机架经固定轴(30)铰接摆块(12)的中部，所述摆块的一端固定设置第一销轴(31)，所述第一销轴上设置第二滑块(32)，所述第二滑块设置于所述第一滑块上的滑槽内，所述摆块的另一端铰接连杆(8)的一端，所述连杆的另一端铰接由第二电机驱动的曲柄(7)；所述第一机架的前进方向上设置带有多个夹持装置(17)的第二机架(18)。

Description

一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架

技术领域

本发明涉及作物切割试验装置，具体涉及一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架。

背景技术

农作物在收获过程中首先需要完成茎秆的切割，再进行后续的脱粒清选作业，因此切割作业是机械化收获装备中的重要工作部件，而切割器的切割性能往往是凭经验方式进行设计和开发，同时课程实验教学中切割器的性能往往因为没有相应的设备而无法开展切割性能测试实验，因此设计一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架可以为企业切割器开发和实验教学提供有效装备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足，提供一种稳定性好，功能多样，工作可靠的作物茎秆切割力学性能测试试验台架。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，包括对称设置的多个轮体，多个轮体经轴承支承第一机架，其中，

所述第一机架的前端固定安装定刀，所述定刀下面的机架上设置导槽，所述导槽内安装第一滑块，所述第一滑块上固定安装动刀，且所述动刀安装在所述定刀上方；

所述第一滑块上设置滑槽，所述第一机架经固定轴铰接摆块的中部，所述摆块的一端固定设置第一销轴，所述第一销轴上设置第二滑块，所述第二滑块设置于所述第一滑块上的滑槽内，所述摆块的另一端铰接连杆的一端，所述连杆的另一端铰接曲柄；

所述第一机架上设置第一电机和第二电机，所述第一电机连接第一减速器，第一减速器的输出轴上设置主动链轮，一所述轮体的安装轴上安装从动链轮，主动链轮经链条连接从动链轮，使所述第一电机经第一减速器、主动链轮、从动链轮驱动所述轮体，所述第二电机经第二减速器连接所述曲柄，使所述曲柄经所述连杆带动所述摆块间歇式摆动，所述摆块经第二滑块、第一滑块带动所述动刀沿所述导槽往复滑动；

所述第一机架的前进方向上设置带有多个夹持装置的第二机架。

本发明通过在第二电机的动力输出端设计曲柄连杆机构，并进而通过摆块带动第二滑块在滑槽内滑动过程产生的推进力，实现动刀在导槽内间歇来回驱动，通过动刀和定刀联合作用，从而完成切割器循环往复作业，从而为对切割作物茎秆的切割性能进行研究提供可能。另外，本发明具有可靠性高、结构简单、成本低等特点，可以通过对第一、二减速器输出转速的调整，支板的支撑角度调整，从而改变往复切割器的行走速度、切割速度、切割角等工作参数，可实现在不同行走速度、切割速度、切割角等工作参数下对作物茎秆的切割作业，还可通过在第二电机输出端增加扭力传感器，在动刀上设置拉压力传感器，对切割过程中切割作物茎秆位置、切割速度、切割行驶速度等因素的变化对刀片拉压力、切割阻力、扭矩、功耗等参数影响进行数据分析，寻求切割器结构参数及切割运动参数最优组合，进而为同类切割器的研制进行结构优化和提供改进指导作用。

进一步地，所述第一机架的前端铰接支板的后端，所述支板的前端固定安装所述定刀。

进一步地，所述滑槽内设置拉压力传感器，所述拉压力传感器与所述动刀固定连接，所述第二电机经扭矩传感器连接所述第二减速器，且所述拉压力传感器和扭矩传感器可实时存储数据，配合外部设备连接，可实现数据传输功能。

进一步地，所述摆块优选为扇形摆块。

进一步地，所述多个轮体设置在两平行设置的导轨上，且所述第一机架的底部相对各轮体分别设置导向轮，各导向轮配合安装在所述导轨内，所述夹持机架固定安装在所述两平行设置的导轨内，使本发明可对第二机架上夹持的作物茎杆进行逐步切割，且逐步切割过程中，轮体在导轨上前进，并通过导向轮进行方向调节，进而保持机器在平直状态下完成切割作业。

进一步地，所述夹持装置包括第二支架，第二支架上固定设有至少两根滑杆，所述滑杆的顶部设置顶板，所述滑杆的中部从上至下依次套设卡环圈、滑动轴套及蓄能弹簧；所述顶板的中部设置夹持口，所述顶板上环绕所述夹持口设置多个固定铰接支座，各固定铰接支座分别铰接一夹持棒的一端；所述卡环圈固定设置在所述滑杆上，且所述卡环圈的中部设置第一通孔，所述夹持棒穿设在第一通孔中，各夹持棒上固定设置第一卡环，所述卡环圈环绕第一通孔设置多个第二卡环，第一、二卡环成对设置，且第一、二卡环之间设置复位弹簧；所述滑动轴套滑动套设在所述滑杆上，且所述滑动轴套与所述夹持支架之间设置所述蓄能弹簧，所述滑动轴套的外周设置按压支承板，滑动轴套的中部设置带有导向滑面的第二通孔，各夹持棒的另一端插入第二通孔中。这样，就可通过蓄能弹簧的作用力，实现夹持棒在滑动轴套内沿导向滑面滑动，在提供适当夹紧力的同时，快速达到夹紧效果，以保证作物茎秆在切割作业过程中定位的稳定性，有效提高作业效率。另外，本发明在卡环圈与夹持棒之间设置复位弹簧，使夹持棒在松弛状态时可自动伸缩复位，可有效缓解在夹持作物茎秆过程中夹持棒因夹持力过大紧贴茎秆外壁使茎秆因过度变形而断裂。

进一步地，所述滑杆的顶部设置螺纹柱，所述顶板套设在所述螺纹柱上并通过调节螺母固定。这样，就可通过调节螺母进行顶板高度调节，进而可根据不同的茎秆直径选择适宜的高度，从而通过改变夹持棒的最小夹持直径以达到夹紧效果，并且便于通过更换不同的夹持棒来夹持不同轴径的茎秆。

进一步地，所述夹持支架与滑动轴套上分别设置卡簧凹槽，所述蓄能弹簧设置在所述卡簧凹槽内，从而保证蓄能弹簧稳定的嵌套在滑杆上，提高夹持过程作用力的平稳性和可靠性。

进一步地，所述卡环圈下方及所述滑动轴套上方的滑杆上固定设置限位器，以避免滑动轴套过度滑动，从而保证装置结构的稳定性。

进一步地，所述顶板上环绕所述夹持口等距离设置多个所述固定铰接支座，所述卡环圈环绕第一通孔等距离设置多个所述第二卡环，使得夹紧过程中，作物茎秆各方向受力均匀，进而使夹持过程更加稳定可靠。

进一步地，所述卡环圈通过第一限位螺钉与所述滑杆固定连接，所述限位器通过第二限位螺钉与所述滑杆固定连接。

进一步地，所述第二通孔的最小直径等于或大于茎秆的最大直径，从而保证夹持装置的正常工作。

附图说明

图1为本发明切割试验台左轴测视图。

图2为本发明主、从动链轮连接结构图。

图3为本发明滑槽与摆块连接结构图。

图4为本发明角度调节轴的连接结构图。

图5为本发明导槽结构图。

图6为本发明摆块连接结构图。

图7为本发明夹持装置非夹紧状态局部剖视图。

图8为本发明夹持装置的夹持部件轴测图。

图中：1.第一减速器、2.第一联轴器、3.第一电机、4.第二电机、5.扭矩传感器、6.第二减速器、7.曲柄、8.连杆、9.轴承、10轴承座、11.角度调节轴、12.摆块、13.支板、14.第一机架、15.导向轮、16.轮体、17.夹持装置、18.第二机架、19.导轨、20.安全限位挡杆、21.主动链轮、22.从动链轮、23.动刀、24.定刀、25.拉压力传感器、26.第一滑块、27.滑槽、28.滚轴、29.导槽、30.固定轴、31.第一销轴、32.第二滑块、33.第二销轴、1’.顶板、2’.调节螺母、3’.卡环圈、4’.第一限位螺钉、5’.第二限位螺钉、6’.限位器、7’.滑杆、8’.滑动轴套、9’.蓄能弹簧、10’.夹持支架、11’.按压支承板、12’.复位弹簧、13’.螺纹柱、14’.茎秆、15’.导向滑面、16’.卡簧凹槽、17’.固定铰接支座、18’.夹持口、19’.夹持棒、20’.第一卡环、21’.第二卡环、22’.第一通孔、23’.第二通孔。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

为了便于描述，各部件的相对位置关系(如：上、下、左、右等)的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

如图1-图6所示，本发明作物茎秆切割力学性能测试试验台架一实施例包括设置在两平行导轨19上的试验小车，位于试验小车前端的两平行导轨19之间设置带有多个夹持装置17的第二机架18，两平行导轨19的前端分别设置安全限位挡杆20，以免试验小车滑出导轨19。

试验小车包括对称设置在两平行导轨19上的四个轮体16，四个轮体16上经轴承支承第一机架14，该第一机架14的底部相对各轮体16分别设置导向轮15，各导向轮15配合安装在导轨19内。第一机架14的前端铰接支板13的后端，支板13的前端固定安装定刀24，且第一机架14的前端通过轴承座10及轴承9安装有角度调节轴11。支板13的下面设置导槽29，导槽29内安装第一滑块26，第一滑块26上固定连接动刀23，且动刀23的上表面与定刀24的上表面间隙配合安装。第一滑块26上设置滑槽27，支板13经固定轴30铰接摆块12的中部，摆块12的一端固定设置第一销轴31，第一销轴31上设置第二滑块32，第二滑块32设置于第一滑块26上的滑槽27内，摆块12的另一端固定设置第二销轴33，第二销轴33上铰接连杆8的一端，连杆8的另一端铰接曲柄7。摆块12优选为扇形摆块。

第一机架14上设置第一电机3和第二电机4。第一电机3经第一联轴器2连接第一减速器1，第一减速器的输出轴上设置主动链轮21，一轮体16的安装轴上安装从动链轮22，主动链轮21经链条连接从动链轮22，从而通过第一电机3、第一减速器1、主动链轮21、从动链轮22驱动轮体16。第二电机4经联轴器依次连接扭矩传感器5、第二减速器6及曲柄7，从而通过第二电机4、第二减速器6及曲柄7、连杆8驱动摆块12间歇式摆动。

滑槽26内还设置拉压力传感器25，该拉压力传感器25与动刀23连接，可随时进行更换并保证有效获取动刀23的拉压力参数。

如图7-图8所示，每个夹持装置17包括一夹持支架10’，夹持支架10’上固定设有滑杆7’，滑杆7’的顶部设置螺纹柱13’，顶板1’套设在螺纹柱13’上后通过调节螺母2’固定，滑杆7’的中部从上至下依次套设卡环圈3’、限位器6’、滑动轴套8’及蓄能弹簧9’，卡环圈3’通过第一限位螺钉4’与滑杆7’固定连接，限位器6’通过第二限位螺钉5’与滑杆7’固定连接，滑动轴套8’滑动套设在滑杆7’上，且滑动轴套8’与夹持支架10’之间设置蓄能弹簧9’。为保证蓄能弹簧9’稳定的嵌套在滑杆7’上，夹持支架10’与滑动轴套8’上分别设置卡簧凹槽16’。

顶板1’的中部设置夹持口18’，顶板1’的下表面环绕夹持口18’等距离布置多个固定铰接支座17’，各固定铰接支座17’上铰接夹持棒19’。

卡环圈3’的中部设置第一通孔22’，夹持棒19’穿设在第一通孔22’中，各夹持棒19’上固定设置第一卡环20’，卡环圈3’的下表面环绕第一通孔22’等距离布置多个第二卡环21’，第一、二卡环20’、21’之间设置复位弹簧12’。

滑动轴套8’的外周设置按压支承板11’，滑动轴套8’的中部设置第二通孔23’，各夹持棒19’插入第二通孔23’中，且第二通孔23’的孔壁设置为导向滑面15’。

具体工作时，第一电机3经第一减速器1减速后经主动链轮20输出动力，再通过从动链轮21驱动轮体16在导轨19上前进，机器向前行驶通过导向轮15进行方向调节，进而保持平直状态完成循环切割作业。夹持装置17上夹有作物秸秆，当机器向前行驶到达第二机架18时，第二电机4经扭矩传感器5、第二减速器7驱动曲柄7带动连杆8，连杆8绕固定轴30实现间歇式摆动，同时经第一销轴31带动第二滑块32在第一滑块26上的滑槽27内移动，进而驱动第一滑块26在导槽29内往复运动，进而带动与第一滑块26固定连接的动刀23间歇式滑动，在动刀23和定刀24的联合作用下，对夹持装置17上夹持的茎秆进行切割循环往复作业。在此过程中，扭矩传感器5和拉压力传感器25向外部设备输出数据。

夹持装置17工作时，滑动轴套8’通过套在滑杆7’上的蓄能弹簧9’作用向上移动，平均布置在夹持口18’周围的夹持棒19’一端与固定铰接支座17’铰接，另一端位于滑动轴套8’的第二通孔23’内，保证了在夹紧过程中，作物茎秆14’各方向上受力均匀，同时通过蓄能弹簧9’的作用力，从而实现夹持棒19’在滑动轴套8’的第二通孔23’内沿导向滑面15’滑动并向滑动轴套8’的第二通孔23’中心移动聚合，滑杆7’上方通过限位器6’限制滑动轴套8’的工作行程。此时将作物茎秆通过夹持口18’插入。由此通过滑动轴套8’配合夹持棒19’共同作用实现茎秆的快速夹持，卡环圈3’上装有复位弹簧12’，复位弹簧12’通过第一卡环20’与夹持棒19’的主体连接，使夹持棒19’在松弛状态时可自动伸缩复位，可有效缓解在夹持作物茎秆14’过程中夹持棒19’因夹持力过大紧贴茎秆外壁问题。滑杆7’上方设有螺纹柱13’，通过双调节螺母2’进而调节顶板1’的高度，根据不同的茎秆14’直径选择适宜的高度，从而通过改变夹持棒19’的最小夹持直径以达到夹紧效果。

在夹紧状态下，通过向下按压支承板11’，使夹持装置处在非夹紧状态，此时夹持棒19’位于滑动轴套8’的第二通孔23’内，但并不受到滑动轴套8’施予的推力作用，滑动轴套8’下端通过夹持支架10’进行工作行程限定，蓄能弹簧9’处于压缩状态，此时将切割试验完的作物茎秆取出，进而完成整个夹持装置作业的全部工作过程。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，包括对称设置的多个轮体(16)，多个轮体经轴承支承第一机架(14)，其特征在于，

所述第一机架的前端固定安装定刀(24)，所述定刀下面的机架上设置导槽(29)，所述导槽内安装第一滑块(26)，所述第一滑块上固定安装动刀(23)，且所述动刀安装在所述定刀上方；

所述第一滑块上设置滑槽(27)，所述第一机架经固定轴(30)铰接摆块(12)的中部，所述摆块的一端固定设置第一销轴(31)，所述第一销轴上设置第二滑块(32)，所述第二滑块设置于所述第一滑块上的滑槽内，所述摆块的另一端铰接连杆(8)的一端，所述连杆的另一端铰接曲柄(7)；

所述第一机架上设置第一电机(3)和第二电机(4)，所述第一电机连接第一减速器(1)，第一减速器的输出轴上设置主动链轮(21)，一所述轮体的安装轴上安装从动链轮(22)，主动链轮经链条连接从动链轮，使所述第一电机经第一减速器、主动链轮、从动链轮驱动所述轮体，所述第二电机经第二减速器(6)连接所述曲柄，使所述曲柄经所述连杆带动所述摆块间歇式摆动，所述摆块经第二滑块、第一滑块带动所述动刀沿所述导槽往复滑动；

所述第一机架的前进方向上设置带有多个夹持装置(17)的第二机架(18)。

2.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述第一机架的前端铰接支板(13)的后端，所述支板的前端固定安装所述定刀。

3.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述滑槽内设置拉压力传感器(25)，所述拉压力传感器与所述动刀固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述第二电机经扭矩传感器(5)连接所述第二减速器。

5.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述摆块为扇形摆块。

6.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述多个轮体设置在导轨(19)上，且所述第一机架的底部相对各轮体分别设置导向轮(15)，各导向轮配合安装在所述导轨内，所述夹持机架固定安装在两平行设置的所述导轨内。

7.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述夹持装置包括第二支架(10’)，第二支架上固定设有至少两根滑杆(7’)，所述滑杆的顶部设置顶板(1’)，所述滑杆的中部从上至下依次套设卡环圈(3’)、滑动轴套(8’)及蓄能弹簧(9’)；

所述顶板的中部设置夹持口(18’)，所述顶板上环绕所述夹持口设置多个固定铰接支座(17’)，各固定铰接支座分别铰接一夹持棒(19’)的一端；

所述卡环圈固定设置在所述滑杆上，且所述卡环圈的中部设置第一通孔(22’)，所述夹持棒穿设在第一通孔中，各夹持棒上固定设置第一卡环(20’)，所述卡环圈环绕第一通孔设置多个第二卡环(21’)，第一、二卡环成对设置，且第一、二卡环之间设置复位弹簧(12’)；

所述滑动轴套滑动套设在所述滑杆上，且所述滑动轴套与所述夹持支架之间设置所述蓄能弹簧，所述滑动轴套的外周设置按压支承板(11’)，滑动轴套的中部设置带有导向滑面(15’)的第二通孔(23’)，各夹持棒的另一端插入第二通孔中。

8.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述滑杆的顶部设置螺纹柱(13’)，所述顶板套设在所述螺纹柱上并通过调节螺母(2’)固定。

9.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述夹持支架与滑动轴套上分别设置卡簧凹槽(16’)，所述蓄能弹簧设置在所述卡簧凹槽内。

10.根据权利要求1所述的一种作物茎秆切割力学性能测试试验台架，其特征在于，所述顶板上环绕所述夹持口等距离设置多个所述固定铰接支座，所述卡环圈环绕第一通孔等距离设置多个所述第二卡环(21’)。