CN110024513B - 一种自动寻优振动深松机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动寻优振动深松机，由机架（1）、自动寻优检测控制系统（2）、振动发生组件（3）组成。机架（1）带有四个振动发生组件（3），自动寻优检测控制系统（2）集成于保护盒内通过螺钉固定在机架（1）上。通过测试电机在不同转速下检测深松铲的振幅，通过扫频算法，确定在不同土壤条件、耕深、电机不同转速的最大振幅，并且在这个转速下持续工作，从而最大程度上降低耕作阻力。同时在遇到较大阻力的土壤地块时，弹簧还会被压缩，从而产生自激振动，同样起到减阻的作用。本发明能够在进行深松作业的过程中进行振动扫频处理，通过算法自动寻找最优振动频率，达到深松减阻的作用，同时该机器设计简单、加工成本较低、装配方便。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种自动寻优振动深松机。
背景技术
机械深松深度可达35—50厘米，可打破长期以来犁耕或灭茬所形成的坚硬犁底层，有效提高土壤的透水、透气性，机械深松作业极大的提高土壤蓄积雨水和雪水能力，深松作业的土壤较未深松的土壤渗水速率提高5—10倍，可在1小时内接纳300—600毫米的降水，蓄积的雨水或雪水下渗保存在0—150cm的土层中，形成巨大土壤水库，可有效实现天旱地不旱，确保土壤墒情；机械深松虽然-有很多优点，但是深松作业有很大的阻力，能源消耗大，生产率低。研究表明振动深松可以有效地减少耕作阻力、降低能耗、提高生产率，还能细碎土壤。
目前已有的振动深松机能起到一定的减阻降耗的作用，但是振动频率单一，耕作阻力仍然较大，能源利用率、生产效率仍然较低。
因此迫切需要一种振动深松机，能够在深松作业的过程中进行振动扫频处理，并自动寻找最优振动频率。而且在耕作过程中出现阻力过大时，弹簧被压缩，弹簧对深松铲的力增大，当弹簧形变产生的力大于深松铲阻力时，又可以实现自激振动。从而最大化地减少耕作阻力、降低能耗、提高生产率。
发明内容
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于提供一种自动寻优振动深松机，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的一种自动寻优振动深松机，包括机架1、自动寻优检测控制系统2、振动发生组件3；
所述机架1带有四个振动发生组件3，所述自动寻优检测控制系统2集成于保护盒内并固定在机架1上；
所述振动发生组件3包括伺服电机301、锥齿轮副302、传动轴303、轴承座304、偏心轮305、转动销轴Ⅰ306、弹簧307、转动销轴Ⅱ308、转动销轴Ⅲ309、深松铲310，伺服电机301驱动偏心轮305，偏心轮305与深松铲310通过弹簧307连接，偏心轮305通过弹簧307驱动深松铲310往复运动发生振动。
优选地，所述弹簧307为大弹性弹簧，其在传递偏心轮305对深松铲310的驱动力过程中的变形量小。
优选地，所述自动寻优检测控制系统2通过加速度传感器214及加速度电路板203测试伺服电机301在不同转速下深松铲310的振动幅值，在不同的土壤条件、耕作深度下运用扫频电路板208中的算法设计，在扫频范围内寻找最佳振动频率，从而并在此频率下持续振动。
优选地，所述振动发生组件3中的弹簧307，在耕作过程中出现阻力过大时，深松铲310沿顺时针方向发生扭转，弹簧307又可以被压缩，弹簧307对深松铲310的力增大，当弹簧307形变产生的力大于深松铲310阻力时，可以实现自激振动，降低阻力。
本发明的自动寻优振动深松机具有以下有益效果：主要用于振动深松，能够在进行深松作业的过程中进行振动扫频处理，通过算法自动寻找最优振动频率，达到深松减阻的作用，同时该机器设计简单、加工成本较低、装配方便。
附图说明
图1是本发明的自动寻优振动深松机的结构示意图。
图2是本发明中自动寻优检测控制系统的结构图。
图3是本发明中加速度传感器在深松铲上的位置示意图。
图4是本发明中振动发生组件的结构图。
图5是本发明中深松铲沿顺时针扭转示意图。
图中附图标记为：
1机架，2自动寻优检测控制系统，3振动发生组件；
201电路板支架Ⅰ，202电路板支架Ⅱ，203加速度电路板，204小电路板支架，205开关支架Ⅰ，206开关支架Ⅱ，207电源开关，208扫频电路板，209定位螺钉，210限位垫片，211减振垫，212T型减振垫，213限位螺钉；
301伺服电机，302锥齿轮副，303传动轴，304轴承座，305偏心轮，306转动销轴Ⅰ，307弹簧，308转动销轴Ⅱ，309转动销轴Ⅲ，310深松铲。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明的一项宽泛实施例中，一种自动寻优振动深松机，可以通过测试电机在不同转速下检测深松铲的振幅，通过扫频算法，确定在不同土壤条件、耕深、电机不同转速的最大振幅，并且在这个转速下持续工作，从而最大程度上降低耕作阻力。同时在遇到较大阻力的土壤地块时，弹簧还会被压缩，从而产生自激振动，这同样能够起到减阻的作用。其包含有外部购入器件(加速度传感器、直流伺服电机、单片机、电源开关、螺钉等)；所述的外部购入器件中的加速度传感器用于测试工具的振动加速度；所述的外部购入器件中的直流伺服电机用于驱动偏心轮旋转；所述的外部购入器件中的电源开关用于自动寻优控制系统电路的导通。
参见图1，一种自动寻优振动深松机，由机架1，自动寻优检测控制系统2、振动发生组件3组成。机架1带有四个振动发生组件3，自动寻优检测控制系统2集成于保护盒内通过螺钉固定在机架1上。
参见图2，自动寻优检测控制系统2组成为：电路板支架Ⅰ201，电路板支架Ⅱ202，加速度电路板203，小电路板支架204，开关支架Ⅰ205，开关支架Ⅱ206，电源开关207，扫频电路板208，定位螺钉209，限位垫片210，减振垫211，T型减振垫212，限位螺钉213。电路板支架Ⅱ202通过螺纹连接固定在电路板支架Ⅰ201的上端面；加速度电路板203通过小电路板支架204固定在电路板支架Ⅱ202背面；电源开关207通过开关支架Ⅰ205和开关支架Ⅱ206固定在电路板支架Ⅰ201正面的上部；扫频电路板208通过定位螺钉209、限位垫片210、减振垫211、T型减振垫212和限位螺钉213固定在电路板支架Ⅰ201正面的下部。
参见图3,加速度传感器214固定在深松铲310的上端。
参见图4，振动发生组件的组成为：伺服电机301，锥齿轮副302，传动轴303，轴承座304，偏心轮305，转动销轴Ⅰ306，弹簧307，转动销轴Ⅱ308，转动销轴Ⅲ309，深松铲310。301伺服电机带动两个振动发生单体，伺服电机301通过一组锥齿轮302将动力从机架纵向转化为两个横向的动力；动力通过支撑在304轴承座上的传动轴传到一端的偏心轮305上，偏心轮305与传动轴303通过键连接；偏心轮305的偏心机构通过转动销轴Ⅰ306连接307弹簧，弹簧307可以在偏心轮305连接处自由转动。弹簧307的一端通过转动销轴Ⅱ308与深松铲310的上端相连，弹簧307的弹性要求比较大，要求它的可以传递偏心机构对深松铲不断变化的力，可以驱动深松铲往复运动。在耕作过程中出现阻力过大时，弹簧307又可以被压缩，弹簧307对深松铲的力变大，当弹簧307形变产生的力大于深松铲阻力时，又可以实现自激振动。深松铲310可以在销轴连接Ⅱ308处自由转动。深松铲310下端与机架1通过转动销轴Ⅲ309铰接，同时深松铲310可以围绕转动销轴309自由转动。
本发明实施例的使用过程：在深松作业过程中，电源开关导通，电动拖拉机提供电能给自动寻优检测控制系统2和振动发生组件3，伺服电机301的转速在30r/min～1200r/min可变，同时加速度传感器214检测在不同转速下深松铲310的振幅，通过加速度电路板203扫频振动及算法，可以的到一个在特定土地的环境下伺服电机201的最优转速，同时也可以实时的改变同地块的不同位置的转速。本发明中，振动发生装置还有一个优势，除了能够主动地产生振动以外，耕作过程中出现阻力过大时，弹簧被压缩，弹簧对深松铲的力增大，当弹簧形变产生的力大于深松铲阻力时，还可以产生自激振动。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种自动寻优振动深松机，其特征在于，包括机架(1)、自动寻优检测控制系统(2)和振动发生组件(3)；
所述机架(1)带有四个振动发生组件(3)，所述自动寻优检测控制系统(2)集成于保护盒内并固定在机架(1)上；
所述振动发生组件(3)包括伺服电机(301)、锥齿轮副(302)、传动轴(303)、轴承座(304)、偏心轮(305)、转动销轴Ⅰ(306)、弹簧(307)、转动销轴Ⅱ(308)、转动销轴Ⅲ(309)、深松铲(310)，伺服电机(301)驱动偏心轮(305)，偏心轮(305)与深松铲(310)通过弹簧(307)连接，偏心轮(305)通过弹簧(307)驱动深松铲(310)往复运动发生振动；
所述自动寻优检测控制系统(2)包括电路板支架Ⅰ(201)，电路板支架Ⅱ(202)，加速度电路板(203)，小电路板支架(204)，开关支架Ⅰ(205)，开关支架Ⅱ(206)，电源开关(207)，扫频电路板(208)，定位螺钉(209)，限位垫片(210)，减振垫(211)，T型减振垫(212)，限位螺钉(213)，其中，电路板支架Ⅱ(202)通过螺纹连接固定在电路板支架Ⅰ(201)的上端面；加速度电路板(203)通过小电路板支架(204)固定在电路板支架Ⅱ(202)背面；电源开关(207)通过开关支架Ⅰ(205)和开关支架Ⅱ(206)固定在电路板支架Ⅰ(201)正面的上部；扫频电路板(208)通过定位螺钉(209)、限位垫片(210)、减振垫(211)、T型减振垫(212)和限位螺钉(213)固定在电路板支架Ⅰ(201)正面的下部；
所述自动寻优检测控制系统(2)通过加速度传感器(214)及加速度电路板(203)测试伺服电机(301)在不同转速下深松铲(310)的振动幅值，在不同的土壤条件、耕作深度下运用扫频电路板(208)中的算法设计，在扫频范围内寻找最佳振动频率，从而并在此频率下持续振动。
2.根据权利要求1所述的自动寻优振动深松机，其特征在于，所述弹簧(307)为大弹性弹簧，其在传递偏心轮(305)对深松铲(310)的驱动力过程中的变形量小。
3.根据权利要求1所述的自动寻优振动深松机，其特征在于，所述振动发生组件(3)中的弹簧(307)，在耕作过程中出现阻力过大时，深松铲(310)沿顺时针方向发生扭转，弹簧(307)又可以被压缩，弹簧(307)对深松铲(310)的力增大，当弹簧(307)形变产生的力大于深松铲(310)阻力时，可以实现自激振动，降低阻力。
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