CN111937567A - 一种混合动力割草机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合动力割草机，包括车架、行走机构、割草装置、动力机构、发电机、电驱动机构，所述的车架安装于行走机构上；所述的发电机设于车架上部的中间，所述的动力机构、发电机、电驱动机构分别安装于车架上；所述的动力机构与发电机连接，驱动发电机发电；所述的电驱动机构设于车架上的后部，电驱动机构与发电机连接，为电驱动机构充电；所述的电驱动机构与行走机构连接，驱动行走机构行走；所述的割草装置设于车架底部的中间，与动力机构连接，在动力机构的驱动下进行割草作业。本发明结构简单，操作方便，自动化程度高，割草效率高。

Description

一种混合动力割草机

技术领域

本发明涉及农用机械技术领域，具体为一种混合动力割草机。

背景技术

现今割草作业一般有手工和机器，手工割草耗费人力；市面上的割草机器效率虽然不低，但结构十分简单，每台机器需要配一个工人，劳动强度大，人工成本高，不能解放生产力；而且市面上割草机器的割草高度的调节方式也较简单，必须要人工手动调节，自动化程度不高。

发明内容

本发明提供一种混合动力割草机，结构简单，操作方便，割草效率高。

本发明的技术方案如下：

本发明的混合动力割草机，包括车架、行走机构、割草装置、动力机构、发电机、电驱动机构，所述的车架安装于行走机构上；所述的发电机设于车架上部的中间，所述的动力机构、发电机、电驱动机构分别安装于车架上；所述的动力机构设于车架上部的前侧，动力机构与发电机连接，驱动发电机发电；所述的电驱动机构设于车架上的后部，所述的发电机与电驱动机构连接，为电驱动机构充电；所述的电驱动机构与行走机构连接，驱动行走机构行走；

所述的割草装置设于车架底部的中间，与动力机构连接，在动力机构的驱动下进行割草作业。

进一步，所述的割草装置包括转轴Ⅰ、轴套、刀架、割草刀、刀盘护罩、高度调整机构，所述的高度调整机构安装于车架上，所述的刀盘护罩吊装于高度调整机构的底部；所述的刀架、割草刀均设于刀盘护罩内，所述的轴套竖直设于刀盘护罩的顶板的中间，轴套的下端向刀盘护罩内延伸；所述的转轴Ⅰ竖直设于轴套内，能够在轴套内转动，转轴Ⅰ的上端从轴套的上端伸出，经过联轴器与动力机构连接，转轴Ⅰ的下端从轴套的下端伸出；所述的刀架固定安装于转轴Ⅰ的下端，所述的割草刀固定安装于刀架上，转轴Ⅰ带动刀架和割草刀转动割草。

进一步，所述的联轴器为可伸缩十字轴万向联轴器。

进一步，所述的高度调整机构包括连接架、调节臂、联动杆、轴承座、驱动杆、直线电机、传动片，所述的连接架设有四组，成方形排布设于刀盘护罩的上表面上；

所述的轴承座设有四组，成方形排布设于车架上，每组轴承座对应一组连接架，轴承座上分别通过轴承设置有转轴Ⅱ；

所述的调节臂对应转轴Ⅱ设置，调节臂为V型结构，其V型结构的底部与转轴Ⅱ活动铰接，每个调节臂V型结构的前侧边顶部分别与连接架铰接；所述的联动杆沿车架的前后方向设有两组，分别设于车架的左右两侧，每组联动杆的两端分别与位于同一侧的两组调节臂的后侧边顶部铰接，联动杆的后端上设有向后上方弯折的连接片；所述的驱动杆的两端分别与两组联动杆的连接片的上端铰接；

所述的直线电机安装于车架上，直线电机的输出轴与传动片的上端铰接，传动片的下端与驱动杆活动铰接，带动驱动杆运动，从而经过联动杆带动调节臂转动，使得刀盘护罩、刀架、割草刀做升降运动；

所述的直线电机与电驱动机构电连接，由电驱动机构供电。

进一步，所述的刀盘护罩的底部开口，刀盘护罩的右侧设有出草口。

进一步，所述的动力机构包括发动机、固定盘，所述的固定盘安装于车架上，所述的发动机安装于固定盘上，发动机的下端设有离合器，所述的离合器通过传送装置传动至发电机，带动发电机发电；所述的离合器的输出端与联轴器连接，传动至割草装置。

进一步，所述的离合器为离心式离合器。

进一步，所述的传送装置为传送带结构。

进一步，所述的电驱动机构包括蓄电池、电源适配器、步进电机、减速器、电机控制器；所述的蓄电池、步进电机、减速器、电机控制器设于车架上部的后端上；所述的发电机经电源适配器为蓄电池充电，蓄电池与电机控制器连接，为电机控制器供电；

所述的电机控制器与步进电机连接，驱动步进电机正转或者反转；所述的步进电机经过减速器传动至行走机构。

进一步，所述的步进电机的型号为86HSE12N；所述的电机控制器型号为HBS86H。

进一步，所述的行走机构包括主动轮、万向轮；所述的主动轮设于车架底部后侧的两端，主动轮与减速器连接，在减速器的驱动下转动；所述的万向轮设于车架底部前侧的两端。

本发明发电机的电路结构图可以采用如附图7的电路结构，也可以采用其他现有技术的通用电路结构。

本申请的机械结构可以配合现有技术的控制模块（比如型号为Raspberry Pi 4model B的树莓派控制系统），由蓄电池经过直流降压模降压后给控制模块供电，形成自动控制结构；或者与遥控设备结合，由人进行遥控控制，实现其割草功能。

本发明的工作过程为：

启动发动机，发动机带动离合器转动，离合器将发动机的动力（扭矩）传递给转轴Ⅰ，从而带动刀架和割草刀转动，进行割草作业；

离合器转动时，经传送装置带动发电机发电，所述的发电机经电源适配器为蓄电池充电，蓄电池与电机控制器连接，为电机控制器供电；电机控制器与步进电机连接，驱动步进电机正转或者反转；步进电机经过减速器传动至主动轮，带动主动轮前进、后退或者转向；步进电机和驱动器之间构成闭环，保证运行状态；

当需要调整割草高度时，启动直线电机进行推拉，经驱动杆带动联动杆做前后直线运动，联动杆带动调节臂转动，从而带动连接架和刀架保刀盘护罩上下移动实现高度调整。

本发明的有益效果为：

本发明的割草装置由发动机提供动力，行走机构由步进电机提供动力，高度调整装置由直线电机提供动力，多种动力经过合理布局，混合应用，使得本发明结构更加稳固，提高稳定性；发动机提供动力的同时通过传送带带动发电机发电，提高了结构的自动化程度，减少人力参与，传送带直接与离合器的外壳连接，不仅优化了传动结构，使整体结构更加紧凑，而且合理利用了机器本身的运动来提供动力，简化设备的同时节约了能耗；

本发明设计了独特的高度调整机构，由直线电机提供动力，通过直线电机的推拉，配合可伸缩万向联轴器的伸缩，能够将割草刀抬高或降低一定高度，从而实现割草高度调整；本发明还增设了刀轴外套、刀盘护罩，一方面能够对刀轴和刀架进行保护，另一方面能够配合调整高度；本发明还增设了万向轮结构，不仅使得割草机能够前进、后退和转向，还利用万向轮的随动特点，减少了转弯半径。

本发明的混合动力割草机，结构简单，操作方便，割草效率高，并且能够自动调整割草高度，能够满足不同的割草高度需求，自动化程度高，降低劳动强度和人工成本，解放生产力。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部俯视结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为本发明的局部结构示意图；

图5为本发明的局部侧视结构示意图；

图6为本发明调节臂的结构示意图；

图7为本发明发电机的电路走向图；

图中各序号和名称如下：

1-车架；2-发电机；3-发动机；4-轴套；5-刀架；6-割草刀；7-固定盘；8-联轴器；9-离合器；10-蓄电池；11-步进电机；12-减速器；13-电机控制器；14-主动轮；15-万向轮；16-传送装置；17-传动片；18-刀盘护罩；19-出草口；20-连接架；21-调节臂；22-联动杆；23-轴承座；24-驱动杆；25-直线电机；26-连接片。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1-6所示，本发明的混合动力割草机，包括车架1、行走机构、割草装置、动力机构、发电机2、电驱动机构，所述的车架1安装于行走机构上；所述的动力机构、发电机2、电驱动机构分别安装于车架1上；所述的发电机2设于车架1上部的中间，所述的动力机构设于车架1上部的前侧，动力机构与发电机2连接，驱动发电机2发电；所述的电驱动机构设于车架1上的后部，所述的发电机2与电驱动机构连接，为电驱动机构充电；所述的电驱动机构与行走机构连接，驱动行走机构行走；

所述的割草装置设于车架1底部的中间，与动力机构连接，在动力机构的驱动下进行割草作业。

所述的割草装置包括转轴Ⅰ、轴套4、刀架5、割草刀6、刀盘护罩18、高度调整机构，所述的高度调整机构安装于车架1上，所述的刀盘护罩18吊装于高度调整机构的底部；所述的刀架5、割草刀6均设于刀盘护罩18内，所述的轴套4竖直设于刀盘护罩18的顶板的中间，轴套4的下端向刀盘护罩18内延伸；所述的转轴Ⅰ竖直设于轴套4内，能够在轴套4内转动，转轴Ⅰ的上端从轴套4的上端伸出，经过联轴器8与动力机构连接，转轴Ⅰ的下端从轴套4的下端伸出；所述的刀架5固定安装于转轴Ⅰ的下端，所述的割草刀6固定安装于刀架5上，转轴Ⅰ带动刀架5和割草刀6转动割草。

所述的联轴器8为可伸缩十字轴万向联轴器。

所述的高度调整机构包括连接架20、调节臂21、联动杆22、轴承座23、驱动杆24、直线电机25、传动片17，所述的连接架20设有四组，成方形排布设于刀盘护罩18的上表面上；

所述的轴承座23设有四组，成方形排布设于车架1上，每组轴承座23对应一组连接架20，轴承座23上分别通过轴承设置有转轴Ⅱ；

所述的调节臂21对应转轴Ⅱ设置，调节臂21为V型结构，其V型结构的底部与转轴Ⅱ活动铰接，每个调节臂21V型结构的前侧边顶部分别与连接架20铰接；所述的联动杆22沿车架1的前后方向设有两组，分别设于车架1的左右两侧，每组联动杆22的两端分别与位于同一侧的两组调节臂21的后侧边顶部铰接，联动杆22的后端上设有向后上方弯折的连接片26；所述的驱动杆24的两端分别与两组联动杆22的连接片26的上端铰接；

所述的直线电机25安装于车架1上，直线电机25的输出轴与传动片17的上端铰接，传动片17的下端与驱动杆24活动铰接，带动驱动杆24运动，从而经过联动杆22带动调节臂21转动，使得刀盘护罩18、刀架5、割草刀6做升降运动；

所述的直线电机与电驱动机构电连接，由电驱动机构供电。

所述的刀盘护罩18的底部开口，刀盘护罩18的右侧设有出草口19。

所述的动力机构包括发动机3、固定盘7，所述的固定盘7安装于车架1上，所述的发动机3安装于固定盘7上，发动机3的下端设有离合器9，所述的离合器9通过传送装置16传动至发电机2，带动发电机2发电；所述的离合器9的输出端与联轴器8连接，传动至割草装置。所述的离合器9为离心式离合器。

所述的传送装置16为传送带结构。

所述的电驱动机构包括蓄电池10、电源适配器、步进电机11、减速器12、电机控制器13；所述的蓄电池10、步进电机11、减速器12、电机控制器13设于车架1上部的后端上；所述的发电机2经电源适配器为蓄电池10充电，蓄电池10与电机控制器13连接，为电机控制器13供电；

所述的电机控制器13与步进电机11连接，驱动步进电机11正转或者反转；所述的步进电机11经过减速器12传动至行走机构。

所述的步进电机的型号为86HSE12N；所述的电机驱动的器型号为HBS86H。

所述的行走机构包括主动轮14、万向轮15；所述的主动轮14设于车架1底部后侧的两端，主动轮14与减速器12连接，在减速器12的驱动下转动；所述的万向轮15设于车架1底部前侧的两端。

本申请的机械结构配合现有技术的控制模块（型号为Raspberry Pi 4 model B的树莓派控制系统），由蓄电池10经过直流降压模降压后供电，形成自动控制结构，实现其割草功能。

本发明的工作过程为：

启动发动机3，发动机3带动离合器9转动，离合器9经联轴器8将发动机3的动力（扭矩）传递给转轴Ⅰ，从而带动刀架5和割草刀6转动，进行割草作业；

离合器9转动时，经传送装置16带动发电机2发电，发电机2经电源适配器为蓄电池10充电，蓄电池10与电机控制器13连接，为电机控制器13供电；电机控制器13与步进电机11连接，驱动步进电机11正转或者反转；所述的步进电机11经过减速器12传动至主动轮，带动主动轮14前进、后退或者转向；步进电机11和驱动器13之间构成闭环，保证运行状态；

当需要调整割草高度时，启动直线电机25进行推拉，经驱动杆24带动联动杆22做前后直线运动，联动杆22带动调节臂21转动，从而带动连接架20和刀架保刀盘护罩18上下移动。

Claims (10)

1.一种混合动力割草机，包括车架（1）、行走机构、割草装置、动力机构、发电机（2）、电驱动机构，其特征在于：

所述的车架（1）安装于行走机构上；所述的动力机构、发电机（2）、电驱动机构分别安装于车架（1）上；所述的发电机（2）设于车架（1）上部的中间，所述的动力机构设于车架（1）上部的前侧，动力机构与发电机（2）连接，驱动发电机（2）发电；所述的电驱动机构设于车架（1）上的后部，所述的发电机（2）与电驱动机构连接，为电驱动机构充电；所述的电驱动机构与行走机构连接，驱动行走机构行走；

所述的割草装置设于车架（1）底部的中间，与动力机构连接，在动力机构的驱动下进行割草作业。

2.根据权利要求1所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的割草装置包括转轴Ⅰ、轴套（4）、刀架（5）、割草刀（6）、刀盘护罩（18）、高度调整机构，所述的高度调整机构安装于车架（1）上，所述的刀盘护罩（18）吊装于高度调整机构的底部；所述的刀架（5）、割草刀（6）均设于刀盘护罩（18）内，所述的轴套（4）竖直设于刀盘护罩（18）的顶板的中间，轴套（4）的下端向刀盘护罩（18）内延伸；所述的转轴Ⅰ竖直设于轴套（4）内，能够在轴套（4）内转动，转轴Ⅰ的上端从轴套（4）的上端伸出，经过联轴器（8）与动力机构连接，转轴Ⅰ的下端从轴套（4）的下端伸出；所述的刀架（5）固定安装于转轴Ⅰ的下端，所述的割草刀（6）固定安装于刀架（5）上，转轴Ⅰ带动刀架（5）和割草刀（6）转动割草。

3.根据权利要求2所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的联轴器（8）为可伸缩十字轴万向联轴器。

4.根据权利要求3所述的混合动力割草机，其特征在于：

所述的高度调整机构包括连接架（20）、调节臂（21）、联动杆（22）、轴承座（23）、驱动杆（24）、直线电机（25）、传动片（17），所述的连接架（20）设有四组，成方形排布设于刀盘护罩（18）的上表面上；

所述的轴承座（23）设有四组，成方形排布设于车架（1）上，每组轴承座（23）对应一组连接架（20），轴承座（23）上分别通过轴承设置有转轴Ⅱ；

所述的调节臂（21）对应转轴Ⅱ设置，调节臂（21）为V型结构，其V型结构的底部与转轴Ⅱ活动铰接，每个调节臂（21）V型结构的前侧边顶部分别与连接架（20）铰接；所述的联动杆（22）沿车架（1）的前后方向设有两组，分别设于车架（1）的左右两侧，每组联动杆（22）的两端分别与位于同一侧的两组调节臂（21）的后侧边顶部铰接，联动杆（22）的后端上设有向后上方弯折的连接片（26）；所述的驱动杆（24）的两端分别与两组联动杆（22）的连接片（26）的上端铰接；

所述的直线电机（25）安装于车架（1）上，直线电机（25）的输出轴与传动片（17）的上端铰接，传动片（17）的下端与驱动杆（24）活动铰接，带动驱动杆（24）运动，从而经过联动杆（22）带动调节臂（21）转动，使得刀盘护罩（18）、刀架（5）、割草刀（6）做升降运动；

所述的直线电机（25）与电驱动机构电连接，由电驱动机构供电。

5.根据权利要求2-4任一项所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的刀盘护罩（18）的底部开口，刀盘护罩（18）的右侧设有出草口（19）。

6.根据权利要求2所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的动力机构包括发动机（3）、固定盘（7），所述的固定盘（7）安装于车架（1）上，所述的发动机（3）安装于固定盘（7）上，发动机（3）的下端设有离合器（9），所述的离合器（9）通过传送装置（16）传动至发电机（2），带动发电机（2）发电；所述的离合器（9）的输出端与联轴器（8）连接，传动至割草装置。

7.根据权利要求6所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的离合器（9）为离心式离合器。

8.根据权利要求6所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的传送装（16）置为传送带结构。

9.根据权利要求1所述的混合动力割草机，其特征在于：

所述的电驱动机构包括蓄电池（10）、电源适配器、步进电机（11）、减速器（12）、电机控制器（13）；所述的蓄电池（10）、步进电机（11）、减速器（12）、电机控制器（13）设于车架（1）上部的后端上；所述的发电机（2）经电源适配器为蓄电池（10）充电，蓄电池（10）与电机控制器（13）连接，为电机控制器（13）供电；

所述的电机控制器（13）与步进电机（11）连接，驱动步进电机（11）正转或者反转；所述的步进电机（11）经过减速器（12）传动至行走机构。

10.根据权利要求9所述的混合动力割草机，其特征在于：所述的行走机构包括主动轮（14）、万向轮（15）；所述的主动轮（14）设于车架（1）底部后侧的两端，主动轮（14）与减速器（12）连接，在减速器（12）的驱动下转动；所述的万向轮（15）设于车架（1）底部前侧的两端。

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