CN115039564B - 一种垄作果园割草机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种垄作果园割草机，包括悬挂系统、液压系统、传动系统、调幅装置、行间割草装置、斜面割草装置和避障装置，悬挂系统安装在拖拉机后端，且能沿左右方向移动，液压系统包括两液压马达，通过驱动调幅刀盘和旋刀刀盘，实现割草，行间割草装置和斜面割草装置均由行间滚轴和板抓刀片组成，调幅装置沿左右方向移动，从而带动调幅刀盘移动，避障装置包括弹性触杆、压力传感器和测距传感器，由压力传感器检测的数据，从而通过避障转向节带动旋刀刀盘旋转避障，由测距传感器检测的数据，控制升降控制板，使旋刀刀盘与地面距离始终保持恒定。本发明结构简单、自动化程度高，适用于垄作果园作业。

Description

一种垄作果园割草机
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种垄作果园割草机。
背景技术
近年来，我国果园种植方式向国际标准靠拢，以满足机械化作业的要求，机械割草是生产过程中的一个重要环节。
相对于平作，果园垄作是在园地起垄，果树种植在陇上。以沃柑为例，垄作有利于排水、提前采收、比平地种植提高1-2个糖度。由于果园作业和雨水冲刷，垄两侧与平地形成一定角度的斜坡，导致垄面难以实现机械化割草作业。
我国幅员辽阔，从北到南果园种植标准差异大，行距问题、起垄高度和形成的斜坡角度各不相同，需要一种适应性较好的割草机具，在平作和垄作果园均能作业，且割幅调节范围较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种垄作果园割草机。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种垄作果园割草机，其特征在于，包括：
悬挂系统，安装在拖拉机后端，且能够沿垂直拖拉机运动方向移动；
行间割草装置，包括行间滚轴和板抓刀片A，所述行间滚轴一端与皮带轮的小带轮连接，另一端与万向联轴器连接，行间滚轴连接有若干组轴向分布的板抓刀片A，相邻两组板抓刀片A交错排列；
斜面割草装置，包括斜面滚刀，所述斜面滚刀包括斜面滚轴及连接在斜面滚轴上的若干组轴向分布的板抓刀片B，相邻两组板抓刀片B交错排列；且斜面滚轴一端与万向联轴器连接；
液压系统，包括液压油箱、液压泵、液压马达A、液压马达B和冷却装置，所述液压油箱、液压泵均分别与液压马达A和液压马达B连通，所述液压油箱与冷却装置连通，所述冷却装置与液压马达B连通，所述液压油箱和液压泵连通；
传动系统，包括变速箱、皮带轮和万向联轴器，拖拉机的动力输出轴依次连接动力输入轴、变速箱和动力输出轴，所述动力输出轴与传动主轴一端连接，传动主轴另一端连接皮带轮；
所述液压马达A和液压马达B分别安装在调幅刀盘和旋刀刀盘上；所述旋刀刀盘包括旋刀压盘A、旋刀刀片A和刀盘转轴A，液压马达的B传动轴与刀盘转轴A连接，刀盘转轴A安装旋刀压盘A，旋刀压盘A上安装多个均匀分布的旋刀刀片A；所述调幅刀盘包括旋刀压盘B、旋刀刀片B和刀盘转轴B，液压马达A的传动轴与刀盘转轴B连接，刀盘转轴B上安装旋刀压盘B，旋刀压盘B上安装多个均匀分布的旋刀刀片B；
所述悬挂系统、液压系统、传动系统均安装在机架上，所述斜面割草装置安装在机架一侧，所述行间割草装置安装在机架内部，所述旋刀刀盘位于机架后部。
上述技术方案，还包括：
避障装置，包括固定悬臂、扭簧、避障转向节、升降悬臂、升降控制板、测距传感器、压力传感器和弹性触杆；
所述固定悬臂一端固定在机架上，另一端通过扭簧与避障转向节连接；所述固定悬臂靠近扭簧的一端通过升降悬臂连接升降控制板，所述升降控制板与马达底座连接，马达底座上部安装测距传感器、下部安装压力传感器，所述压力传感器上安装弹性触杆。
上述技术方案，其特征在于，还包括控制模块，所述避障转向节、升降控制板、测距传感器、压力传感器均与控制模块进行通信。
上述技术方案，还包括：
调幅装置，包括电动滑台和调幅刀盘，所述电动滑台包括安装在机架上的滑台底板，所述滑台底板上安装直线导轨，直线导轨通过滑块安装工作滑台，工作滑台由滚珠丝杠驱动；所述工作滑台下端与液压马达A、调幅刀盘连接。
上述技术方案，所述滚珠丝杆通过联轴器与电机的输出轴连接，所述电机安装在滑台底板上；所述滚珠丝杆通过滚珠丝杆固定板进行支撑。
上述技术方案，所述悬挂系统包括悬挂力臂、三点悬挂梁、悬挂底座和横梁，所述横梁固定在机架上，悬挂力臂一端套设在横梁上、另一端与三点悬挂梁刚性连接，所述悬挂底座安装在机架上，且悬挂底座安装底座横梁，三点悬挂梁底端套设在底座横梁上。
上述技术方案，所述板抓刀片A和板抓刀片B的刀尖处弯曲。
上述技术方案，所述斜面滚刀安装斜面滚刀机盖内部，所述斜面滚刀机盖固定在机架上，斜面滚刀机盖底部安装斜面柱形滚子。
上述技术方案，所述机架底部安装有行间柱形滚子。
上述技术方案，所述皮带轮包括大带轮和小带轮，大带轮通过皮带与小带轮连接，所述大带轮与传动主轴端连接。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的斜面割草装置通过设置斜面柱形滚子，割草机工作时，斜面柱形滚子与垄面接触并随垄面上下浮动，可自适应起垄高度和坡度；
(2)本发明的调幅装置通过滚珠丝杆驱动工作滑台，进而带动调幅刀盘移动，割幅可根据果园行距调整；
(3)本发明设置的避障装置，弹性触杆接触障碍物时向内收缩，并对压力传感器施压，进一步通过控制模块驱动避障转向节旋转，避障转向节带动扭簧旋转，从而带动旋刀刀盘旋转避障；同时，测距传感器实时感知旋刀刀盘的离地间隙，并通过控制模块控制升降控制板，调整升降悬臂，使旋刀刀盘与地面距离始终保持恒定，保证割草留茬高度。
(4)本发明具结构简单、自动化程度高的优点，该割草机也能在平作果园作业，扩大了割草机的适用范围。
附图说明
图1为本发明所述垄作果园割草机的一侧结构示意图；
图2为本发明所述垄作果园割草机的另一侧结构示意图；
图3为本发明所述悬挂系统结构示意图；
图4为本发明所述液压系统结构示意图；
图5为本发明所述传动系统结构示意图；
图6为本发明所述调幅装置结构示意图；
图7为本发明所述滚刀结构示意图；
图8为本发明所述避障装置结构示意图；
图9为本发明所述垄作果园割草机避障状态俯视图；
图中：1-悬挂系统、2-液压系统、3-传动系统、4-调幅装置、5-行间割草装置、6-斜面割草装置、7-避障装置、8-机架、1-1-悬挂力臂、1-2-三点悬挂梁、1-3-悬挂连接板、1-4-悬挂底座、1-4-1-底座横梁、1-5-横梁、2-1-液压油箱、2-2-液压泵、2-3-液压马达A、2-4-液压马达B、2-5-冷却装置、2-6-液压油管、3-1-动力输入轴、3-2-变速箱、3-3-动力输出轴、3-4-传动主轴、3-5-大带轮、3-6-皮带、3-7-小带轮、3-8-万向联轴器、4-1-滚珠丝杆固定板、4-2-工作滑台、4-3-滑块、4-4-直线导轨、4-5-滚珠丝杆、4-6-电机、4-7-滑台底板、4-8-调幅刀盘、4-9-传动轴、5-1-板抓刀片A、5-2-行间滚轴、5-3-连接销A、6-1-斜面滚刀机盖、6-2-斜面柱形滚子、6-3-斜面滚刀、7-1-限位板、7-2-固定悬臂、7-3-扭簧、7-4-避障转向节、7-5-升降悬臂、7-6-升降控制板、7-7-测距传感器、7-8-压力传感器、7-9-弹性触杆、7-10-马达底座、7-11-托盘、7-12-旋刀压盘A、7-13-旋刀刀片A、7-14-刀盘转轴A、7-15-控制模块、8-1-行间柱形滚子。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、2所示，本发明一种垄作果园割草机，包括悬挂系统1、液压系统2、传动系统3、调幅装置4、行间割草装置5、斜面割草装置6、避障装置7和机架8；悬挂系统1安装在机架8上，使用时，悬挂系统1安装在拖拉机后端，本实施例中，悬挂系统1所在方向规定为垄作果园割草机前方；液压系统2、传动系统3均安装在机架8上，调幅装置4安装在机架8后端一侧，避障装置7安装在机架8后端另一侧，行间割草装置5安装在机架8内部，斜面割草装置6安装在机架8左右方向一侧。机架8底部安装有行间柱形滚子8-1，用于支撑机架8。
如图3所示，悬挂系统1包括悬挂力臂1-1、三点悬挂梁1-2、悬挂连接板1-3、悬挂底座1-4和横梁1-5，横梁1-5两端通过悬挂连接板1-3固定在机架8上，悬挂力臂1-1一端套设在横梁1-5上，悬挂力臂1-1另一端与三点悬挂梁1-2通过销轴刚性连接，三点悬挂梁1-2前端与拖拉机后悬置铰接，悬挂底座1-4安装在机架8上，且悬挂底座1-4安装底座横梁1-4-1，三点悬挂梁1-2底端套设在底座横梁1-4-1上。悬挂系统1通过左右方向移动，调整割草机与拖拉机的相对位置。
如图4所示，液压系统2包括液压油箱2-1、液压泵2-2、液压油管2-6、液压马达A2-3和液压马达B2-4；液压油箱2-1安装在机架8上，液压油箱2-1分别通过液压油管2-6与液压马达A2-3和液压马达B2-4连通，具体地，液压油箱2-1通过液压油管2-6G与液压马达A2-3连通，液压油箱2-1通过液压油管2-6E与液压马达B2-4连通；液压油箱2-1上安装冷却装置2-5，冷却装置2-5通过液压油管2-6C与液压马达B2-4连通；液压泵2-2与变速箱3-2连接并固定在机架8上，且液压泵2-2分别通过液压油管2-6与液压马达A2-3和液压马达B2-4连通，具体地，液压泵2-2通过液压油管2-6F与液压马达A2-3连通，液压泵2-2通过液压油管2-6B与液压马达B2-4连通；液压泵2-2通过液压油管2-6A与液压油箱2-1连通，液压油箱2-1与冷却装置2-5之间通过液压油管2-6D连通；液压马达A2-3和液压马达B2-4分别安装在调幅刀盘4-8和旋刀刀盘上；本实施中冷却装置2-5具体采用冷却扇。
如图5所示，传动系统3包括变速箱3-2、皮带轮(由大带轮3-5、皮带3-6和小带轮3-7组成)和万向联轴器3-8，拖拉机的动力输出轴与动力输入轴3-1连接，动力输入轴3-1与变速箱3-2连接，变速箱3-2与动力输出轴3-3连接，动力输出轴3-3与传动主轴3-4一端连接，传动主轴3-4另一端与大带轮3-5连接，大带轮3-5通过皮带3-6与小带轮3-7连接，大带轮3-5和小带轮3-7均安装在机架8的侧面，小带轮3-7通过行间滚轴A5-2与万向联轴器3-8连接。
如图6所示，调幅装置4包括电动滑台和调幅刀盘4-8，电动滑台包括滚珠丝杆固定板4-1、工作滑台4-2、滑块4-3、直线导轨4-4、滚珠丝杆4-5、电机4-6和滑台底板4-7，滑台底板4-7安装在机架8上，滑台底板4-7上下两端均安装有直线导轨4-4，直线导轨4-4配合有滑块4-3，滑块4-3上安装工作滑台4-2，直线导轨4-4中间位置还设有两滚珠丝杆固定板4-1，滚珠丝杆固定板4-1支撑滚珠丝杆4-5，滚珠丝杆4-5通过联轴器与电机4-6的输出轴连接，电机4-6安装在滑台底板4-7上；工作滑台4-2安装在滚珠丝杆4-5的螺母上，工作滑台4-2下端与液压马达A2-3、调幅刀盘4-8连接，液压马达A2-3通过传动轴4-9与调幅刀盘4-8连接。
如图7所示，行间割草装置5包括行间滚轴5-2和板抓刀片A5-1，行间滚轴5-2一端与小带轮3-7连接，另一端与万向联轴器3-8连接，行间滚轴5-2通过连接销A5-3连接有若干组轴向分布的板抓刀片A5-1，相邻两组板抓刀片A5-1交错排列。板抓刀片A5-1的刀尖处呈一定角度的弯曲，割草过程中刀尖碰到硬物可弹开，从而保护刀片。
如图2所示，斜面割草装置6包括斜面滚刀机盖6-1、斜面柱形滚子6-2和斜面滚刀6-3，斜面滚刀机盖6-1铰接在机架8上，斜面滚刀机盖6-1底部安装斜面柱形滚子6-2，割草机工作时，斜面柱形滚子6-2与垄面接触并随垄面上下浮动；斜面滚刀6-3安装斜面滚刀机盖6-1内部，斜面滚刀6-3的结构与行间割草装置5相同，是由板抓刀片B通过连接销B安装在斜面滚轴上，斜面滚轴一端与万向联轴器3-8连接，另一端安装在斜面滚刀机盖6-1上；其中斜面滚轴的结构与行间滚轴5-2相同。
如图2、8所示，避障装置7包括固定悬臂7-2、扭簧7-3、避障转向节7-4、升降悬臂7-5、升降控制板7-6、测距传感器7-7、压力传感器7-8、弹性触杆7-9和马达底座7-10，固定悬臂7-2一端通过限位板7-1安装在机架8上，另一端安装扭簧7-3一端，扭簧7-3另一端安装避障转向节7-4，固定悬臂7-2靠近扭簧7-3的一端与升降悬臂7-5一端连接，升降悬臂7-5另一端与升降控制板7-6连接，升降控制板7-6与马达底座7-10连接，马达底座7-10上部安装测距传感器7-7，马达底座7-10下部安装压力传感器7-8，压力传感器7-8上安装弹性触杆7-9。
旋刀刀盘包括托盘7-11、旋刀压盘A7-12、旋刀刀片A7-13和刀盘转轴A7-14，托盘7-11安装在马达底座7-10下端，托盘7-11下部安装旋刀刀盘壳体，液压马达B2-4的传动轴与刀盘转轴A7-14连接，刀盘转轴A7-14上安装旋刀压盘A7-12，旋刀压盘A7-12上安装多个均匀分布的旋刀刀片A7-13。
调幅刀盘4-8包括旋刀压盘B、旋刀刀片B和刀盘转轴B，液压马达A2-3的传动轴与刀盘转轴B连接，刀盘转轴B上安装旋刀压盘B，旋刀压盘B上安装多个均匀分布的旋刀刀片B。
参见图9，本发明一种垄作果园割草机的工作流程为：悬挂系统1安装在拖拉机后端，通过三点悬挂梁1-2和悬挂力臂1-1同步沿左右方向移动，调整割草机与拖拉机的位置；液压泵2-2在拖拉机的动力输出轴作用下通过液压油管2-6A从液压油箱2-1吸出液压油，经过液压泵2-2调速后分别通过液压油管2-6B和液压油管2-6F把油液供给液压马达B2-4、液压马达A2-3，液压马达B2-4将液体压力能转化为避障刀盘转轴A7-14的机械能，从而驱动旋刀刀片A7-13、旋刀刀片B旋转割草，大部分油液通过液压油管2-6C流到冷却装置2-5，经冷却后的油液通过液压油管2-6D流入液压油箱2-1，小部分油液通过液压油管2-6E流入液压油箱2-1；同理，液压油管2-6F的油液驱动马达A2-3工作，驱动旋刀刀片B旋转割草，油液经液压油管2-6G回到液压油箱2-1；拖拉机在工作时，经动力输入轴3-1输入动力并驱动传动主轴3-4转动，经大带轮3-5、皮带3-6、小带轮3-7提速后传动给行间滚轴5-2，再经过万向联轴器3-8，将动力传给斜面滚轴，行间滚轴5-2与斜面滚轴同步转动，带动板抓刀片A5-1和板抓刀片B进行割草。
需要调幅时，给电机4-6输入三相电，电机4-6驱动滚珠丝杆4-5转动，滚珠丝杆4-5旋转驱动工作滑台4-2在直线导轨4-4上移动，电机4-6反转可实现调幅刀盘4-8的左右移动，改变调幅刀盘4-8的位置，实现调幅。
一种垄作果园割草机工作避障时，弹性触杆7-9接触障碍物时向内收缩，同时对弹性触杆7-9尾端的压力传感器7-8施压，压力传感器7-8输出一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号并转换成标准信号传输给控制模块7-15(安装在机架8上)，控制模块7-15的中央处理器处理和运行事先设定好的程序，进行逻辑和数学运算，输出单元将中央处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动避障转向节7-4旋转，避障转向节7-4带动扭簧7-3旋转从而带动旋刀刀盘旋转避障；根据弹性触杆7-9所受压力大小改变旋刀刀盘的避让角度，直至完全避开障碍物，通过障碍物后弹性触杆7-9所受压力为零，旋刀刀盘在扭簧7-3拉力作用下复位，完成避障过程，图9为本发明避障过程俯视图；测距传感器7-7实时感知旋刀刀盘的离地间隙，并通过控制模块7-15控制升降控制板7-6，调整升降悬臂7-5，使旋刀刀盘与地面距离始终保持恒定，保证割草留茬高度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种垄作果园割草机，其特征在于，包括：
悬挂系统(1)，安装在拖拉机后端，且能够沿垂直拖拉机运动方向移动；
行间割草装置(5)，包括行间滚轴(5-2)和板抓刀片A(5-1)，所述行间滚轴(5-2)一端与皮带轮的小带轮(3-7)连接，另一端与万向联轴器(3-8)连接，行间滚轴(5-2)连接有若干组轴向分布的板抓刀片A(5-1)，相邻两组板抓刀片A(5-1)交错排列；
斜面割草装置(6)，包括斜面滚刀(6-3)，所述斜面滚刀(6-3)包括斜面滚轴及连接在斜面滚轴上的若干组轴向分布的板抓刀片B，相邻两组板抓刀片B交错排列；且斜面滚轴一端与万向联轴器(3-8)连接；
液压系统(2)，包括液压油箱(2-1)、液压泵(2-2)、液压马达A(2-3)、液压马达B(2-4)和冷却装置(2-5)，所述液压油箱(2-1)、液压泵(2-2)均分别与液压马达A(2-3)和液压马达B(2-4)连通，所述液压油箱(2-1)与冷却装置(2-5)连通，所述冷却装置(2-5)与液压马达B(2-4)连通，所述液压油箱(2-1)和液压泵(2-2)连通；
传动系统(3)，包括变速箱(3-2)、皮带轮和万向联轴器(3-8)，拖拉机的动力输出轴依次连接动力输入轴(3-1)、变速箱(3-2)和动力输出轴(3-3)，所述动力输出轴(3-3)与传动主轴(3-4)一端连接，传动主轴(3-4)另一端连接皮带轮；
避障装置(7)，包括固定悬臂(7-2)、扭簧(7-3)、避障转向节(7-4)、升降悬臂(7-5)、升降控制板(7-6)、测距传感器(7-7)、压力传感器(7-8)和弹性触杆(7-9)；
所述液压马达A(2-3)和液压马达B(2-4)分别安装在调幅刀盘(4-8)和旋刀刀盘上；所述旋刀刀盘包括旋刀压盘A(7-12)、旋刀刀片A(7-13)和刀盘转轴A(7-14)，液压马达B(2-4)的传动轴与刀盘转轴A(7-14)连接，刀盘转轴A(7-14)安装旋刀压盘A(7-12)，旋刀压盘A(7-12)上安装多个均匀分布的旋刀刀片A(7-13)；所述调幅刀盘(4-8)包括旋刀压盘B、旋刀刀片B和刀盘转轴B，液压马达A(2-3)的传动轴与刀盘转轴B连接，刀盘转轴B上安装旋刀压盘B，旋刀压盘B上安装多个均匀分布的旋刀刀片B；
所述悬挂系统(1)、液压系统(2)、传动系统(3)均安装在机架(8)上，所述斜面割草装置(6)安装在机架(8)一侧，所述行间割草装置(5)安装在机架(8)内部，所述旋刀刀盘位于机架(8)后部；
所述固定悬臂(7-2)一端固定在机架(8)上，另一端通过扭簧(7-3)与避障转向节(7-4)连接；所述固定悬臂(7-2)靠近扭簧(7-3)的一端通过升降悬臂(7-5)连接升降控制板(7-6)，所述升降控制板(7-6)与马达底座(7-10)连接，马达底座(7-10)上部安装测距传感器(7-7)、下部安装压力传感器(7-8)，所述压力传感器(7-8)上安装弹性触杆(7-9)。
2.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，还包括控制模块(7-15)，所述避障转向节(7-4)、升降控制板(7-6)、测距传感器(7-7)、压力传感器(7-8)均与控制模块(7-15)进行通信。
3.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，还包括：
调幅装置(4)，包括电动滑台和调幅刀盘(4-8)，所述电动滑台包括安装在机架(8)上的滑台底板(4-7)，所述滑台底板(4-7)上安装直线导轨(4-4)，直线导轨(4-4)通过滑块(4-3)安装工作滑台(4-2)，工作滑台(4-2)由滚珠丝杆(4-5)驱动；所述工作滑台(4-2)下端与液压马达A(2-3)、调幅刀盘(4-8)连接。
4.根据权利要求3所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述滚珠丝杆(4-5)通过联轴器与电机(4-6)的输出轴连接，所述电机(4-6)安装在滑台底板(4-7)上；所述滚珠丝杆(4-5)通过滚珠丝杆固定板(4-1)进行支撑。
5.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述悬挂系统(1)包括悬挂力臂(1-1)、三点悬挂梁(1-2)、悬挂底座(1-4)和横梁(1-5)，所述横梁(1-5)固定在机架(8)上，悬挂力臂(1-1)一端套设在横梁(1-5)上、另一端与三点悬挂梁(1-2)刚性连接，所述悬挂底座(1-4)安装在机架(8)上，且悬挂底座(1-4)安装底座横梁(1-4-1)，三点悬挂梁(1-2)底端套设在底座横梁(1-4-1)上。
6.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述板抓刀片A(5-1)和板抓刀片B的刀尖处弯曲。
7.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述斜面滚刀(6-3)安装在斜面滚刀机盖(6-1)内部，所述斜面滚刀机盖(6-1)固定在机架(8)上，斜面滚刀机盖(6-1)底部安装斜面柱形滚子(6-2)。
8.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述机架(8)底部安装有行间柱形滚子(8-1)。
9.根据权利要求1所述的垄作果园割草机，其特征在于，所述皮带轮包括大带轮(3-5)和小带轮(3-7)，大带轮(3-5)通过皮带(3-6)与小带轮(3-7)连接，所述大带轮(3-5)与传动主轴(3-4)一端连接。
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