CN110501101B - 一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，包括：水平滑轨支架，其包括第一侧面、第二侧面和第三侧面；其中，所述第一侧面、第二侧面和第三侧面依次垂直连接形成凹槽；两个水平滑轨，其平行间隔穿过所述凹槽；第一斜面滑块，其可滑动的设置在所述两个水平滑轨的一端；第二斜面滑块，其可滑动的设置在所述两个水平滑轨的另一端；两个第一斜面导向板，其均固定在所述第一斜面滑块的一侧；两个第二斜面导向板，其均固定在所述第二斜面滑块的一侧；回位弹簧，其设置在一个水平滑轨的上部。本发明提供的一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，能够通过不同的回位弹簧的设计适用于不同标准的拖拉机。

Description

一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置

技术领域

本发明涉及农业机械检测技术领域，更具体的是，本发明涉及一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置。

背景技术

拖拉机在下线出厂前需要对主要功能和指标进行快速检验，从而保证装配质量符合技术标准，这些检验项目必须满足高效、快速、安全的要求。

拖拉机液压提升机构的提升能力检测是其中的重要环节之一，主要包括最大提升力和静沉降指标。

目前，国内外对拖拉机液压提升能力的检测主要以砝码加载和液压油缸加载为主，以模拟拖拉机拖挂农机具工作时的载荷条件。传统方法中拖拉机液压提升杆件与检测装置多是以销轴连接方式传递提升力，提升能力检测时，检验工人需驾驶员操纵拖拉机配合下，调整下拉杆的左右位置和高度，手动将销轴插入下拉杆的销座与加载装置的销孔内(此过程也被称为“挂接”)，检验工人的工作强度较大，且容易出现安全事故。另外，在挂接时销轴往往不能准确插入下拉杆的销座内，需要检验工人反复操作，耗费大量时间，不适于快节奏的拖拉机下线检测。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，通过可滑动的斜面滑块机构，能够将拖拉机的下拉杆自动挂接，最大程度的节省人力，而且通过位置传感器测量水平导轨的极限摆角能够确定拖拉机的左右下拉杆的高度差是否符合国家标准，快速准确，大幅度缩减了提升能力检测前液压提升机构与检测设备的挂接时间，省掉了人工挂接环节，从而缩短了检测时间，减少了操作工人的数量，实现拖拉机下线检测快速、高效、安全，满足检测的高效快节奏。

本发明设计开发了一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，得到自动挂接装置相对于拖拉机的不同停放位置能够实现挂接的最大范围，不同的拖拉机标准设计的不同的斜面导向板的尺寸，根据拖拉机的不同选用不同的回位弹簧。

本发明提供的技术方案为：

一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，包括：

水平滑轨支架，其包括第一侧面、第二侧面和第三侧面；

其中，所述第一侧面、第二侧面和第三侧面依次垂直连接形成凹槽，并且所述第一侧面外侧具有凸起，所述凸起具有第一通孔；

第一水平滑轨，其穿过所述凹槽，并且与所述第二侧面和第三侧面固定连接；

第二水平滑轨，其穿过所述凹槽，并且与所述第二侧面和第三侧面固定连接；

其中，所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨平行间隔设置；

第一斜面滑块，其可滑动的设置在所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨的一端；

第二斜面滑块，其可滑动的设置在所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨的另一端；

回位弹簧，其套设在所述第二水平滑轨上，并且所述回位弹簧设置在所述第一斜面滑块和所述第二斜面滑块的两端；

两个第一斜面导向板，其均为直角梯形结构，所述两个第一斜面导向板均固定在所述第一斜面滑块的一侧，相对形成第一限位槽，用于与拖拉机的右下拉杆挂接；

两个第二斜面导向板，其均为直角梯形结构，所述两个第二斜面导向板均固定在所述第二斜面滑块的一侧，相对形成第二限位槽，用于与拖拉机的左下拉杆挂接。

优选的是，还包括：

摇臂轴套，其为U型结构，在所述U型结构的一端对称设置两个第二通孔，所述水平滑轨支架设置在所述U型结构的内部，且所述第一通孔与所述第二通孔同轴设置；

摇臂轴，其同时穿过所述第一通孔和所述第二通孔，用于将所述水平滑轨支架与所述摇臂轴套相连接。

优选的是，还包括：

拉力传感器，其一端与所述摇臂轴套相连接；

两个位置传感器，其平行设置在所述摇臂轴套的外侧，并且所述两个位置传感器分别设置在所述拉力传感器的两侧；

加载油缸，其与所述拉力传感器的另一端相连接。

优选的是，还包括：

控制器，其与所述位置传感器和所述拉力传感器相连接，用于接收所述位置传感器和所述拉力传感器的检测数据并输出拖拉机下拉杆高度差、垂直加载力和垂直提升距离。

优选的是，所述第一限位槽和所述第二限位槽的宽度大于拖拉机左右下拉杆的宽度，所述第一限位槽和所述第二限位槽的宽度小于拖拉机左右下拉杆上的球形销座的宽度，在试验加载过程中使所述右下拉杆和所述第一斜面滑块不会脱离，和所述第二斜面滑块不会脱离。

优选的是，所述斜面滑块在水平导轨上移动时，所述回位弹簧满足：

式中，K为弹簧的弹性系数，G为弹簧材料的切边模量，M_n为弹簧的最大工作扭矩，K₁为曲度系数，σ为弹簧的弯曲应力，t弹簧的节距，d为弹簧的直径，E为弹簧的弹性模量，为弹簧最大工作扭矩下的扭转角，D为弹簧的中径，U为拖拉机左右下拉杆之间的距离，Δy为滑块移动量，x为弹簧的压缩量，N为弹簧的校正系数，h1为拖拉机左下拉杆的高度，h2为弹簧的右下拉杆的高度，H为斜面导向板的高度。

优选的是，所述斜面导向板的高度满足：

H＝(ΔL+Δx)/tanθ；

式中，ΔL为拖拉机下拉杆在出厂检测时允许的偏离尺寸，Δx为滑块移动量，θ为斜面导向板的角度。

优选的是，所述两个第一斜面导向板下端开口宽度满足：

L＝2(ΔL+Δx)+d；

式中，L为斜面导向板开口宽度，ΔL为拖拉机下拉杆在出厂检测时允许的偏离尺寸，Δx为滑块移动量，d为限位槽宽度。

优选的是，所述两个第二斜面导向板下端开口宽度与所述两个第一斜面导向板下端开口宽度相同。

本发明所述的有益效果：

(1)本发明设计开发的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，采用斜面滑块机构，可将拖拉机快速挂接，充分节省人力物力，并且通过位置传感器检测水平导轨的极限摆角能够确定拖拉机的左右下拉杆高度差是否符合国家标准，通过加载油缸和拉力传感器对拖拉机的液压提升力进行检测，检测过程充分机械化和智能化，适用于拖拉机检测生产线的成批次检测。

(2)本发明设计开发的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，得到自动挂接装置相对于拖拉机的不同停放位置能够实现挂接的最大范围，以及不同的拖拉机标准设计的不同斜面导向板的尺寸，不同的拖拉机选用不同的回位弹簧。

附图说明

图1为本发明所述用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的结构示意图。

图2为本发明所述用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的另一侧的结构示意图。

图3为本发明所述的水平滑轨支架的结构示意图。

图4为本发明所述的摇臂轴套的结构示意图。

图5为本发明所述的斜面滑块机构的结构示意图。

图6为本发明所述的斜面滑块机构与水平滑轨装配的结构示意图。

图7为本发明所述的拖拉机液压提升装置的结构示意图。

图8为本发明所述用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的挂接结构示意图。

图9为本发明所述用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的另一侧的挂接结构示意图。

图10为本发明所述斜面导向板的受力分析图。

图11为本发明所述斜面滑块机构的受力分析图。

图12为本发明所述斜面导向板的开口宽度示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，该装置采用机械化和智能化相结合的设计，通过将拖拉机液压提升装置自动挂接到提升力测量装置上，实现了拖拉机下线检测快速、高效、安全。

如图1、图2所示，为本发明所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的整体结构示意图，自动挂接装置100包括：水平滑轨支架110、水平滑轨120、水平滑轨130、回位弹簧140、斜面滑块机构150、摇臂轴160、摇臂轴套161、拉力传感器170、位置传感器190、位置传感器191、加载油缸180和控制器，其中，如图3所示，水平滑轨支架110包括第一侧面112、第二侧面111和第三侧面113；并且第一侧面112、第二侧面111和第三侧面113上部均具有孔洞，所述第一侧面112、第二侧面111和第三侧面113依次垂直连接形成凹槽，并且所述第一侧面112外侧具有一处凸起，所述凸起为通径结构；水平滑轨120和水平滑轨130平行间隔穿过所述凹槽，并且水平滑轨120和水平滑轨130固定在所述第二侧面111和第三侧面113；斜面滑块机构150设置在两个水平滑轨120和水平滑轨130上；回位弹簧140，其套设在水平滑轨130上，并且所述回位弹簧140设置在所述斜面滑块机构150的两端；如图4所示，摇臂轴套161为包括第四侧面162、第五侧面163和第六侧面164，其中，第四侧面162、第五侧面163和第六侧面164依次垂直连接形成U型结构，第四侧面162与第五侧面163结构相同，所述水平滑轨支架110设置在所述U型结构的内部，且所述摇臂轴套161在所述U型结构的两端对应设置两个通孔，摇臂轴160将通孔与第一侧面112外侧的凸起相连接，从而将所述水平滑轨支架110与所述摇臂轴套161相连接，在摇臂轴套161的U型结构的下部为下托板162，在所述下托板162相对于所述U型结构的外侧固定安装有两个位置传感器190、191，所述位置传感器190和位置传感器191设置在下托板162的边缘位置，并且与所述两个水平滑轨120、130共平面；拉力传感器170，其一端与所述下托板162相连接，拉力传感器170设置在所述位置传感器190和位置传感器191之间，拉力传感器170的另一端与加载油缸180相连接，拉力传感器170和两个位置传感器190、191均与控制器相连接，控制器用于接收所述位置传感器190、191和所述拉力传感器170的检测数据并输出拖拉机下拉杆高度差、垂直加载力和垂直提升距离。

如图5、图6所示，为本发明所述的斜面滑块机构150的结构示意图，包括：第一斜面滑块151、第一斜面导向板152、第二斜面导向板153、第一限位槽154、第二斜面滑块155、第三斜面导向板156、第四斜面导向板157、第二限位槽158，其中，第一斜面滑块151与第二斜面滑块155结构相同，分别套设在水平滑轨120、130的两端，第一斜面导向板156、第二斜面导向板153、第三斜面导向板156和第四斜面导向板157均为大小相同的直角梯形结构，第一斜面导向板152和第二斜面导向板153固定在第一斜面滑块151的一侧，并且第一斜面导向板152和第二斜面导向板153为上底间隔相对设置，所述间隔为第一限位槽154，第三斜面导向板156和第四斜面导向板157固定在第二斜面滑块155的一侧，第一斜面导向板152、第二斜面导向板153、第三斜面导向板156和第四斜面导向板157为共平面设置，并且第三斜面导向板156和第四斜面导向板157为上底间隔相对设置，所述间隔为第二限位槽158。

如图7所示，为本发明所述的拖拉机液压提升装置的结构示意图，包括：左提升臂210、右提升臂220、右提升杆230、左提升杆240、左下拉杆250和右下拉杆260，其中，左提升臂210和右提升臂220一端均与拖拉机相连接，另一端分别与右提升杆230和左提升杆240的一端相连接，左提升臂210和右提升臂220的延长线会相交，在右提升杆230和左提升杆240的另一端分别与右下拉杆260和左下拉杆250相连接，左下拉杆250的两端均具有圆形销座251，右下拉杆260和左下拉杆250的结构相同，右下拉杆260的两端均具有圆形销座261。

如图8、图9所示，为本发明所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置的挂接结构示意图，自动挂接装置100和拖拉机液压提升装置200相互挂接，自动挂接装置100与拖拉机左下拉杆250和右下拉杆260之间分别通过第一斜面滑块151与第二斜面滑块155进行挂接，试验载荷通过第一斜面滑块151与第二斜面滑块155分别施加到左下拉杆250和右下拉杆260上。第一斜面滑块151一端在水平导轨120、130上滑动，另一端通过第一斜面导向板152、第二斜面导向板153与右下拉杆260进行挂接，第二斜面滑块155一端在水平导轨120、130上滑动，另一端通过第三斜面导向板156和第四斜面导向板157与左下拉杆250进行挂接。当拖拉机停车位置准确，即左下拉杆250正对第二限位槽158，右下拉杆260正对第一限位槽154时，第一斜面滑块151与第二斜面滑块155不需要滑动，直接挂接；当拖拉机停车位置存在左右偏差时，即左下拉杆250与第二限位槽158不是正对或者右下拉杆260与第一限位槽154不是正对时，左下拉杆250会接触到第三斜面导向板156或者第四斜面导向板157，或者右下拉杆260会接触到第一斜面导向板152或者第二斜面导向板153，斜面上的分力推动第一斜面滑块151或者第二斜面滑块155，使第一斜面滑块151或者第二斜面滑块155在水平导轨120、130上移动调整位置，从而保证拖拉机左下拉杆250或者右下拉杆260与第一限位槽154或者第二限位槽158对齐并挂接。由于左下拉杆250端部具有圆形销座251，右下拉杆260端部具有圆形销座261，使得左下拉杆250和右下拉杆260的宽度增加了5mm以上，第一限位槽154和第二限位槽158的宽度比左下拉杆250和右下拉杆260的宽度大，但第一限位槽154和第二限位槽158的宽度小于圆形销座251、261的宽度，所以在试验加载过程中保证拖拉机液压提升装置200和斜面滑块机构150不会脱离。

由于拖拉机完成组装下线时，两侧下拉杆存在高度差异，位置传感器190、191能够感应水平导轨120、130的最大摆角，当水平导轨120、130接触到位置传感器190或者位置传感器191时，控制器确认被测拖拉机的下拉杆高度差超标，为不合格产品。

S1、拖拉机左右下拉杆之间的宽度是拖拉机的技术参数之一，由于装配误差，宽度值会在设计值附近波动，第一斜面滑块151与第二斜面滑块155之间的距离也必须等于下拉杆的设计宽度，斜面导向板的角度解决了下拉杆宽度的误差问题，挂接过程中拖拉机液压悬挂下拉杆与斜面接触时，保证滑块能滑动。

(1)对斜面导向板单独分析，对斜面导向板进行受力分析如图10所示，下拉杆能够推动斜面滑块移动必须满足：下拉杆对斜面导向板的力分解的沿着斜面的分力大于等于斜面的摩擦力，因此满足下列公式：

式中，F为下拉杆对斜面导向板的力，F₁为下拉杆对斜面导向板的力分解的垂直斜面的分力，F₂为下拉杆对斜面导向板的力分解的平行斜面的分力，F_f11为斜面对下拉杆的摩擦力，f₁为斜面与下拉杆之间的摩擦系数，F_N为斜面对下拉杆的支持力，θ为斜面导向板的角度；

因此，可得

cotθ≥f₁ (2)

(2)对斜面滑块机构整体分析，斜面滑块机构的受力如图11所示，斜面滑块能够在水平导轨上进行滑动，斜面滑块在水平方向的分力大于斜面滑块的最大静摩擦力，因此满足下列公式：

式中，F_f12为下拉杆对斜面导向板的摩擦力,F_N1为水平导轨对斜面滑块的支持力,G为斜面滑块的自身重力,f₂为水平导轨与斜面滑块的摩擦系数,F_f2为水平导轨对斜面滑块的摩擦力；

因此，

当自动挂接过程中，下拉杆对斜面导向板的力F很大，几乎可以忽略不计,所以

tanθ≤(1-f²)/2f (5)

因此根据式(2)和式(5)可得出斜面导向板的斜面与竖直方向的夹角的范围，斜面导向板的角度θ经过优化，在保证下拉杆接触斜面导向板时斜面滑块能左右移动的前提下，使斜面导向板的开度最大，即可设计出斜面导向板的角度θ。

S2、非工作状态时斜面滑块机构150能够在回位弹簧140的作用下，自动回正到拖拉机下拉杆的设计宽度位置，为下次试验做好准备；挂接完成之后必须要保证斜面滑块机构150能回到初始位置，需要依靠回位弹簧140的弹簧力，初始状态的回位弹簧140处于压缩状态且回位弹簧140的弹性系数和压缩量相同，为了能保证在挂接完成之后滑块斜面能回到初始位置，弹簧的合力要大于滑块在导轨上的摩擦阻力，因此满足下列公式：

k(x+Δx)-k(x-Δx)≥Gf₂ (6)

式中，x为初始状态下弹簧的压缩量，Δx为斜面滑块的移动量，k为回位弹簧的弹性系数，f₂为水平导轨与斜面滑块的摩擦系数，G为斜面滑块的自身重力；

因此，

当斜面滑块的移动量大于Δx时，斜面滑块会克服摩擦力而移动；当斜面滑块的移动量小于Δx时，回位弹簧的合力小于最大静摩擦力，所以斜面滑块最终会停在斜面滑块设计初始位置的±Δx范围内，即斜面滑块的回正误差为±Δx。

回位弹簧的选择满足：

式中，K为弹簧的弹性系数，G为弹簧材料的切边模量，M_n为弹簧的最大工作扭矩，K₁为曲度系数，σ为弹簧的弯曲应力，t弹簧的节距，d为弹簧的直径，E为弹簧的弹性模量，为弹簧最大工作扭矩下的扭转角，D为弹簧的中径，U为拖拉机左右下拉杆之间的距离，Δy为滑块移动量，x为弹簧的压缩量，N为弹簧的校正系数，h1为拖拉机左下拉杆的高度，h2为弹簧的右下拉杆的高度，H为斜面导向板的高度。

根据计算所得回位弹簧的弹性系数，选择与所求弹性系数误差范围较小的弹簧作为回位弹簧，即根据不同的待检测拖拉机选择不同的回位弹簧。

S3、斜面导向板下端开口宽度满足：

L＝2(ΔL+Δx)+d (9)

式中，L为斜面导向板开口宽度，±ΔL为拖拉机下拉杆在出厂检测时允许的偏离尺寸，±Δx为滑块的移动量，d为限位槽宽度。

如图12所示，通过选取合适的斜面导向板的角度和斜面导向板的开口宽度，可以确定合适的斜面导向板的斜面高度：

H＝(ΔL+Δx)/tanθ (10)

式中，H为斜面高度。

本发明设计开发的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，得到自动挂接装置相对于拖拉机的不同停放位置能够实现挂接的最大范围，以及不同的拖拉机标准设计的不同的斜面导向板的尺寸，不同的拖拉机选用不同的回位弹簧。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，包括：

水平滑轨支架，其包括第一侧面、第二侧面和第三侧面；

其中，所述第二侧面、第一侧面和第三侧面依次垂直连接形成凹槽，并且所述第一侧面外侧具有凸起，所述凸起具有第一通孔；

第一水平滑轨，其穿过所述凹槽，并且与所述第二侧面和第三侧面固定连接；

第二水平滑轨，其穿过所述凹槽，并且与所述第二侧面和第三侧面固定连接；

其中，所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨平行间隔设置；

第一斜面滑块，其可滑动的设置在所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨的一端；

第二斜面滑块，其可滑动的设置在所述第一水平滑轨和所述第二水平滑轨的另一端；

回位弹簧，其套设在所述第二水平滑轨上，并且所述回位弹簧设置在所述第一斜面滑块和所述第二斜面滑块的两端；

两个第一斜面导向板，其均为直角梯形结构，所述两个第一斜面导向板均固定在所述第一斜面滑块的一侧，相对形成第一限位槽，用于与拖拉机的右下拉杆挂接；

两个第二斜面导向板，其均为直角梯形结构，所述两个第二斜面导向板均固定在所述第二斜面滑块的一侧，相对形成第二限位槽，用于与拖拉机的左下拉杆挂接；

摇臂轴套，其为U型结构，在所述U型结构的一端对称设置两个第二通孔，所述水平滑轨支架设置在所述U型结构的内部，且所述第一通孔与所述第二通孔同轴设置；

摇臂轴，其同时穿过所述第一通孔和所述第二通孔，用于将所述水平滑轨支架与所述摇臂轴套相连接；

拉力传感器，其一端与所述摇臂轴套相连接；

两个位置传感器，其平行设置在所述摇臂轴套的外侧，并且所述两个位置传感器分别设置在所述拉力传感器的两侧；

加载油缸，其与所述拉力传感器的另一端相连接；

控制器，其与所述位置传感器和所述拉力传感器相连接，用于接收所述位置传感器和所述拉力传感器的检测数据并输出拖拉机下拉杆高度差、垂直加载力和垂直提升距离。

2.如权利要求1所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，所述第一限位槽和所述第二限位槽的宽度大于拖拉机左右下拉杆的宽度，所述第一限位槽和所述第二限位槽的宽度小于拖拉机左右下拉杆上的球形销座的宽度，在试验加载过程中使所述右下拉杆和所述第一斜面滑块不会脱离，所述左下拉杆和所述第二斜面滑块不会脱离。

3.如权利要求2所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，所述斜面滑块在水平滑轨上移动时，所述回位弹簧满足：

式中，K为弹簧的弹性系数，G为弹簧材料的切边模量，M_n为弹簧的最大工作扭矩，K₁为曲度系数，σ为弹簧的弯曲应力，t弹簧的节距，d为弹簧的直径，E为弹簧的弹性模量，为弹簧最大工作扭矩下的扭转角，D为弹簧的中径，U为拖拉机左右下拉杆之间的距离，Δy为滑块移动量，x为弹簧的压缩量，N为弹簧的校正系数，h1为拖拉机左下拉杆的高度，h2为拖拉机右下拉杆的高度，H为斜面导向板的高度。

4.如权利要求3所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，所述斜面导向板的高度满足：

H＝(ΔL+Δx)/tanθ；

式中，ΔL为拖拉机下拉杆在出厂检测时允许的偏离尺寸，Δx为滑块移动量，θ为斜面导向板的角度。

5.如权利要求4所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，所述两个第一斜面导向板下端开口宽度满足：

L＝2(ΔL+Δx)+d；

式中，L为斜面导向板开口宽度，ΔL为拖拉机下拉杆在出厂检测时允许的偏离尺寸，Δx为滑块移动量，d为限位槽宽度。

6.如权利要求5所述的用于拖拉机液压提升力测量的自动挂接装置，其特征在于，所述两个第二斜面导向板下端开口宽度与所述两个第一斜面导向板下端开口宽度相同。