CN110228330A - 一种轮距无级调节装置 - Google Patents

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刘敬国
权龙哲
师常瑞
阮悦翀
周生杰
张瀚文
张溪麟
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Northeast Agricultural University
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    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
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    • B60B35/02Dead axles, i.e. not transmitting torque
    • B60B35/10Dead axles, i.e. not transmitting torque adjustable for varying track
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    • B60B35/1045Dead axles, i.e. not transmitting torque adjustable for varying track operated with power assistance electrically
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    • B60B35/1036Dead axles, i.e. not transmitting torque adjustable for varying track operated with power assistance
    • B60B35/1054Dead axles, i.e. not transmitting torque adjustable for varying track operated with power assistance hydraulically

Abstract

本发明旨在提供一种基于剪式升降机构的轮距无级自调系统,该装备由中间平台主体、剪式升降举升系统、导柱导套伸缩系统以及控制系统部分构成。通过电液推杆驱动剪式升降机构,举升中部车体,在此基础上,通过导柱导套的伸缩原理和电动推杆的伸缩,实现轮距的无级自动调整,整个过程中通过限位开关对控制系统进行反馈,保证系统运行的稳定性和安全性,该装备具有稳定性高,自动化程度高等特点,对不同垄距农田具有很强的适应性。

Description

一种轮距无级调节装置
技术领域:
本发明属于农业工程技术领域,是一种高适应性的基于剪式升降机构的轮距无级调节装置。
背景技术:
随着精准农业的发展,对垄距等作物条件指标的科学性提出了更高的要求,不同作物、不同环境的农田的垄距也各不相同,根据查阅相关资料和论文得知垄距范围一般在60mm到70mm,而且不同农作物种植行距不同,同种农作物的种植方式不同行距也不相同。而喷雾和中耕时期施肥等田间管理机械化要求作业车辆沿农作物垄间行走作业,要求作业车辆轮距能随根据不同区域农作物行距变化和同一地区农作物不同生长时间而进行适应性调整。
目前,轮距调整装置在农业机械上的应用主要有轮式拖拉机的后轮轮距调整,农用底盘的轮距调整,四轮菱形布置高地隙作业车的轮距调整等,轮距调整的方式主要有滑动轴承相对滑动和平行四连杆铰接相对转动几种形式。但是目前农用机械只能通过人工手动调整,过程繁琐且不能对轮距进行精准控制,对于不同农业工作的所受限度较大,特别在智能农业机械方面,垄距的不同产生的误差严重影响了作业精度和效率,因此轮距的精准化无级调整是实现智能农业装备适应田间不同工作环境关键。
发明内容:
本发明旨在提供一种基于剪式升降机构的轮距无级调节装置,该系统以电液推杆为动力源,通过剪式升降机构将中部车体举升,为轮距调节提供调节的空间条件,在此基础上,以电动推杆为动力,通过导柱导套结构实现两侧车体伸缩,完成轮距的自动无级调整,同时,借助控制系统,通过限位开关对轮距调节进行安全限位,保障系统运行的安全性和稳定性。
该装备由中间平台主体、剪式举升系统、导柱导套伸缩系统构成。中间平台主体由2根方管(6)、2根矩形管c(8)、2根矩形管d(7)、4个方管切割件(11),4个轨道扁钢a(12),8个铰接支座a(5),4个限位开关(1)组成,2根平行方管(6)中心距为900mm,2根矩形管c(8)分别与2根方管(6)末端垂直平齐焊接,2根矩形管d(7)与矩形管c(8)中心距为300mm,平行于矩形管c(8)焊接于2根方管(6)内侧;4个方管切割件(11)垂直焊接于2根方管(6)下平面,每2个切割件相互贴合并焊接于方管(6),4个轨道扁钢a(12)焊接于方管切割件(11)内侧上表面,与切割件对齐焊接,8个铰接支座a(5)每2个一组与剪式升降机构的矩形管b(14)的上端铰接且焊接于方管(6)下平面,限位开关(1)位于方管(6)上表面中心位置,且距方管(6)末端距离为5mm,通过螺栓与方管固定;剪式举升系统由两个剪式升降机构组成,其中,单个剪式升降机构由2根矩形管a(10),2根矩形管b(14),2个不锈钢轴套a(31)、4个轨道轮(15),1根光轴(23),1根钢管(30),2个定制钣金焊接件(24),1个电液推杆(32),2个铰接支座b(33),4个铰接支座c(28),4个不锈钢轴套b(21),4个销轴a(25),2个销轴b(29)1个固定扁钢a(9),1个固定扁钢b(22),2个加固扁钢(27),2个轨道扁钢b(26)以及由角铁焊接成角铁框架(13)组成,其中2根矩形管a(10)中心距为144mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢a(9)进行连接,2个定制钣金焊接件(24)对称焊接于钢管(30)中间,中心距为40mm,钢管焊接于2个矩形管a(10)内侧,矩形管a(10)上端分别焊接单边轨道轮(15),轨道轮距矩形管a(10)上端边缘距离为25mm,2根矩形管a(10)下端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座c(28),4个铰接支座c(28)分别与矩形管a(10)下端铰接并焊接于底部焊接角铁框架(13)内侧底面,2根置于外侧的矩形管b(14)的中心距为236mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢b(22)进行固定,并通过不锈钢轴套a(31)和光轴(23)与矩形管a(10)铰接,矩形管b(14)下端焊接轨道轮(15),轨道轮距矩形管b(14)下端边缘距离为30mm,矩形管b(14)上端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座a(5),电液推杆(32)伸长端通过销轴b(29)铰接2个定制钣金焊接件(24),电液推杆(32)后端通过销轴b(29)连接铰接支座b(33),2个铰接支座b(33)焊接于中部方管(6)下平面,2个加固扁钢(27)焊接于角铁框架(13)两侧,2个轨道扁钢b(26)焊接于角铁框架(13)内侧;导柱导套伸缩系统由4个导套结构(18),4个导柱结构(19),4个内侧法兰盘(20),4个外侧法兰盘(16)2个电动推杆(2),4个销轴c(3)和4个铰接支座d(4)构成,4个导套(18)分别嵌入焊接于2根方管(6)内,且导套(18)法兰端对齐方管(6)端面,导柱(19)圆柱端与导套(18)进行嵌套连接,导柱(19)凸台端焊接内侧法兰盘(20),内侧法兰盘(20)通过螺栓(17)紧固连接外侧法兰盘(16),外侧法兰盘(16)与两侧车体通过焊接固连,4个铰接支座d(4)通过焊接与中部车体的矩形管d(7)连接,2个电动推杆的伸缩端通过铰接两侧车体内部支座,电动推杆(2)后端与钣金支座c(4)通过销轴c(3)铰接。
轮距无级自调系统以剪式升降机构和导柱导套机构为基础,将电液系统,控制系统,以及安全限位装置集于一体,形成一种基于剪式升降机构的轮距无级自调机构,首先通过伸长电液推杆将剪式升降机构展开通过其举升作用举升中部车体,为轮距调节提供高度支持,之后通过调节电动推杆伸缩长度,利用导柱导套的导向原理,实现轮距无级调整,达到了自动化无级调节轮距的效果,同时,中部车体两侧安装的限位开关对轮距的调节进行极限限制,当轮距调节范围超出预设范围或机械结构安全范围时进行自动停止控制,保障了系统安全性和稳定性,系统很大程度上提高了对不同垄距农田的适应性和作业精准度。
附图说明:
图1为本发明专利整体示意图
图2为剪式升降机构结构示意图
图3为导柱导套结构示意图
图1中,1、限位开关;2、电动推杆;3、销轴c;4、铰接支座d;5、铰接支座a;6、方管;7、矩形管d;8、矩形管c;9、固定扁钢a;10、矩形管a;11、方管切割件;12、轨道扁钢a;13、角铁框架;14、矩形管b;15、单边轨道轮;
图2中,16、外侧法兰盘;17、螺栓;18、导套;19、导柱;20、内侧法兰盘;
图3中,21、轴套b;22、固定扁钢b;23、光轴;24、定制焊接钣金件;25、销轴a;26、轨道扁钢b;27、加固扁钢;28、铰接支座c;29、销轴b;30、钢管;31、轴套a;32、电液推杆;33铰接支座b;
具体实施方式:
本发明的目的在于提供一种基于剪式升降机构的轮距无级自调系统。中间平台主体由2根方管(6)、2根矩形管c(8)、2根矩形管d(7)、4个方管切割件(11),4个轨道扁钢a(12),8个铰接支座a(5),4个限位开关(1)组成,2根平行方管(6)中心距为900mm,2根矩形管c(8)分别与2根方管(6)末端垂直平齐焊接,2根矩形管d(7)与矩形管c(8)中心距为300mm,平行于矩形管c(8)焊接于2根方管(6)内侧;4个方管切割件(11)垂直焊接于2根方管(6)下平面,每2个切割件相互贴合并焊接于方管(6),4个轨道扁钢a(12)焊接于方管切割件(11)内侧上表面,与切割件对齐焊接,8个铰接支座a(5)每2个一组与剪式升降机构的矩形管b(14)的上端铰接且焊接于方管(6)下平面,限位开关(1)位于方管(6)上表面中心位置,且距方管(6)末端距离为5mm,通过螺栓与方管固定;剪式举升系统由两个剪式升降机构组成,其中,单个剪式升降机构由2根矩形管a(10),2根矩形管b(14),2个不锈钢轴套a(31)、4个轨道轮(15),1根光轴(23),1根钢管(30),2个定制钣金焊接件(24),1个电液推杆(32),2个铰接支座b(33),4个铰接支座c(28),4个不锈钢轴套b(21),4个销轴a(25),2个销轴b(29)1个固定扁钢a(9),1个固定扁钢b(22),2个加固扁钢(27),2个轨道扁钢b(26)以及由角铁焊接成角铁框架(13)组成,其中2根矩形管a(10)中心距为144mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢a(9)进行连接,2个定制钣金焊接件(24)对称焊接于钢管(30)中间,中心距为40mm,钢管焊接于2个矩形管a(10)内侧,矩形管a(10)上端分别焊接单边轨道轮(15),轨道轮距矩形管a(10)上端边缘距离为25mm,2根矩形管a(10)下端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座c(28),4个铰接支座c(28)分别与矩形管a(10)下端铰接并焊接于底部焊接角铁框架(13)内侧底面,2根置于外侧的矩形管b(14)的中心距为236mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢b(22)进行固定,并通过不锈钢轴套a(31)和光轴(23)与矩形管a(10)铰接,矩形管b(14)下端焊接轨道轮(15),轨道轮距矩形管b(14)下端边缘距离为30mm,矩形管b(14)上端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座a(5),电液推杆(32)伸长端通过销轴b(29)铰接2个定制钣金焊接件(24),电液推杆(32)后端通过销轴b(29)连接铰接支座b(33),2个铰接支座b(33)焊接于中部方管(6)下平面,2个加固扁钢(27)焊接于角铁框架(13)两侧,2个轨道扁钢b(26)焊接于角铁框架(13)内侧;导柱导套伸缩系统由4个导套结构(18),4个导柱结构(19),4个内侧法兰盘(20),4个外侧法兰盘(16)2个电动推杆(2),4个销轴c(3)和4个铰接支座d(4)构成,4个导套(18)分别嵌入焊接于2根方管(6)内,且导套(18)法兰端对齐方管(6)端面,导柱(19)圆柱端与导套(18)进行嵌套连接,导柱(19)凸台端焊接内侧法兰盘(20),内侧法兰盘(20)通过螺栓(17)紧固连接外侧法兰盘(16),外侧法兰盘(16)与两侧车体通过焊接固连,4个铰接支座d(4)通过焊接与中部车体的矩形管d(7)连接,2个电动推杆的伸缩端通过铰接两侧车体内部支座,电动推杆(2)后端与钣金支座c(4)通过销轴c(3)铰接。
工作前期,在田间田头区域选择较为平整的区域,将剪式升降机构的电液推杆(32)进行伸长调节,以推动焊接钣金件(24)使得内侧矩形管a(10)和外侧矩形管b(14)绕光轴(23)进行剪式运动,剪式升降机构伸展,接下来,为保证轮距调节时的安全性,根据地形的平坦程度,确定车体的举升高度,为下一步的轮距平移调整提供作业条件和保障,举升时,剪式升降机构继续伸展,单个举升机构的前方举升力作用在2个方管切割件(11)上,后部举升力作用在铰接支座a(5)和铰接支座b(33)上,2个剪式升降机构同步作用,当中部车体被举升到满足轮距调节要求的高度时,停止电液推杆(32)的调节,利用电液推杆(32)的锁死原理将中部车体稳定保持在预设举升高度,接下来,通过测量田间的实际垄距,确定轮距调节要求,将电动推杆(2)进行伸缩调节,机构两侧车体在电动推杆的推拉作用下通过平行的双导柱导套机构实现平稳的轮距无级调节,轮距调节到预设要求时,停止电动推杆(2)的伸缩调节,通过电动推杆(2)的自锁原理将轮距调节机构进行锁死,同时限位开关(1)的限位作用,保障了系统在轮距调节过程中和行驶过程中的稳定性及安全性,之后,将剪式升降机构的电液推杆(32)进行收缩,剪式升降机构内侧矩形管a(10)和外侧矩形管b(14)绕光轴(23)进行整体剪式折叠,最终通过电液推杆(32)的自锁原理将剪式升降机构锁死,保证其在田间行驶时的稳定性,实现了轮距的无级自动调节,大大提高了系统对不同垄距农田的适应性。

Claims (5)

1.该装置由中间平台主体、剪式举升系统、导柱导套伸缩系统构成。中间平台主体由2根方管(6)、2根矩形管c(8)、2根矩形管d(7)、4个方管切割件(11),4个轨道扁钢a(12),8个铰接支座a(5),4个限位开关(1)组成,2根平行方管(6)中心距为900mm,2根矩形管c(8)分别与2根方管(6)末端垂直平齐焊接,2根矩形管d(7)与矩形管c(8)中心距为300mm,平行于矩形管c(8)焊接于2根方管(6)内侧;4个方管切割件(11)垂直焊接于2根方管(6)下平面,每2个切割件相互贴合并焊接于方管(6),4个轨道扁钢a(12)焊接于方管切割件(11)内侧上表面,与切割件对齐焊接,8个铰接支座a(5)每2个一组与剪式升降机构的矩形管b(14)的上端铰接且焊接于方管(6)下平面,限位开关(1)位于方管(6)上表面中心位置,且距方管(6)末端距离为5mm,通过螺栓与方管固定;剪式举升系统由两个剪式升降机构组成,其中,单个剪式升降机构由2根矩形管a(10),2根矩形管b(14),2个不锈钢轴套a(31)、4个轨道轮(15),1根光轴(23),1根钢管(30),2个定制钣金焊接件(24),1个电液推杆(32),2个铰接支座b(33),4个铰接支座c(28),4个不锈钢轴套b(21),4个销轴a(25),2个销轴b(29)1个固定扁钢a(9),1个固定扁钢b(22),2个加固扁钢(27),2个轨道扁钢b(26)以及由角铁焊接成角铁框架(13)组成,其中2根矩形管a(10)中心距为144mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢a(9)进行连接,2个定制钣金焊接件(24)对称焊接于钢管(30)中间,中心距为40mm,钢管焊接于2个矩形管a(10)内侧,矩形管a(10)上端分别焊接单边轨道轮(15),轨道轮距矩形管a(10)上端边缘距离为25mm,2根矩形管a(10)下端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座c(28),4个铰接支座c(28)分别与矩形管a(10)下端铰接并焊接于底部焊接角铁框架(13)内侧底面,2根置于外侧的矩形管b(14)的中心距为236mm通过距上边缘150mm处焊接固定扁钢b(22)进行固定,并通过不锈钢轴套a(31)和光轴(23)与矩形管a(10)铰接,矩形管b(14)下端焊接轨道轮(15),轨道轮距矩形管b(14)下端边缘距离为30mm,矩形管b(14)上端通过销轴及轴套b(21)连接铰接支座a(5),电液推杆(32)伸长端通过销轴b(29)铰接2个定制钣金焊接件(24),电液推杆(32)后端通过销轴b(29)连接铰接支座b(33),2个铰接支座b(33)焊接于中部方管(6)下平面,2个加固扁钢(27)焊接于角铁框架(13)两侧,2个轨道扁钢b(26)焊接于角铁框架(13)内侧;导柱导套伸缩系统由4个导套结构(18),4个导柱结构(19),4个内侧法兰盘(20),4个外侧法兰盘(16)2个电动推杆(2),4个销轴c(3)和4个铰接支座d(4)构成,4个导套(18)分别嵌入焊接于2根方管(6)内,且导套(18)法兰端对齐方管(6)端面,导柱(19)圆柱端与导套(18)进行嵌套连接,导柱(19)凸台端焊接内侧法兰盘(20),内侧法兰盘(20)通过螺栓(17)紧固连接外侧法兰盘(16),外侧法兰盘(16)与两侧车体通过焊接固连,4个铰接支座d(4)通过焊接与中部车体的矩形管d(7)连接,2个电动推杆的伸缩端通过铰接两侧车体内部支座,电动推杆(2)后端与钣金支座c(4)通过销轴c(3)铰接。
2.根据权利要求1所述的基于剪式升降机构的轮距无级自调系统,其特征为,利用导柱导套的导向原理进行两侧车体轮距调节,轮距调节范围200mm,同侧导柱导套结构的平行度误差在1°以内,法兰盘平面与导柱轴线的角度范围为88°~90°,最大轮距调节速度为10mm/s,限位开关的反应位置与导柱导套的极限位置相差5mm。
3.根据权利要求1所述的基于剪式升降机构的轮距无级自调系统,其特征为,钢管(30)中轴线在矩形管a(10)中心线上,角度为89°~90°且位于20mm光轴(23)下端75mm处,定制钣金件(24)与电液推杆(32)的连接位置和40mm钢管(30)中心连线与矩形管a(10)下端平面的夹角为29°~31°。
4.根据权利要求1所述的基于剪式升降机构的轮距无级自调系统,其特征在于中部车体的2根方管(6)的平行度误差在1°之内,剪式升降机构的中心位置距方管(6)末端水平距离为285mm,且中部车体下平面与剪式举升机构的底部角铁框架(1)下平面相对角度为0°~1°。
5.根据权利要求1所述的基于剪式升降机构的轮距无级自调系统,其特征为,剪式升降机构的电液推杆(32)伸缩范围为200mm,最大推力为2T,单个剪式升降机构最低高度为160mm,可举升高度为170mm~1200mm,最大举升速度为0.1m/s,最大举升重量8000N,最大工作允许前后倾角最大为25°,左右倾角最大为20°。
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