CN115380650A - 一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械工程领域。目的是提供一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，该装置应具有使用寿命长、控制精度高、可靠性好的特点。技术方案是：一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：该装置包括机架、设置在机架上的横移偏转机构、设置在机架中的第一电机与两个第二电机、用于传递电机动力来驱动横移偏转机构运动的两个传动机构；所述横移偏转机构包括可滑动地定位在机架上的两个横移架以及分别可转动地定位在两个横移架上的摆臂与滑铰座，摆臂还可轴向滑动地定位在滑铰座上。

Description

一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置

技术领域

本发明涉及农业机械工程领域，具体是一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置。

背景技术

在农作物种植或移栽时，由于机械误差或人工误差导致作物排列不为直线，存在随机偏差，这使得除草、施药等农业机械在农作物附近进行对行作业时精度不高，无法达到目标效果甚至伤害农作物，通常还需要人工辅助对行作业，增加了农业生产的成本。

国内外对一些自动对行横移装置进行了研究。已有的自动对行横移装置主要以液压驱动为主，需要配合液压输出的动力前进平台，而前进平台主要以燃油动力源的大型农机为主，在作业时前进平台纵向中心线与作物行线无法完全重合，存在一定的偏角，因此现有的自动对行横移装置还需要与高精度导航的前进平台进行配合，否则无法实现高精度的对行。同时，随着绿色农业生产的发展，电驱农机需求越发迫切，现有电驱对行横移装置中电机需要频繁启停，存在冲击大、易损坏的问题，而且对行装置仅靠横移运动无法实现高精度的对行作业，配合高精度导航的前进平台则需要更高的成本，因此现有的自动对行装置有待进一步创新设计。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，该装置应具有使用寿命长、控制精度高、可靠性好的特点。

本发明的技术方案是：

一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：该装置包括机架、设置在机架上的横移偏转机构、设置在机架中的第一电机与两个第二电机、用于传递电机动力来驱动横移偏转机构运动的两个传动机构；

所述横移偏转机构包括可滑动地定位在机架上的两个横移架以及分别可转动地定位在两个横移架上的摆臂与滑铰座，摆臂还可轴向滑动地定位在滑铰座上；

所述传动机构包括可转动地定位在机架中的第一传动轴与第二传动轴、可转动地定位在第一传动轴上的第一齿轮、与第一齿轮固定的行星架、分别与第一传动轴及第二传动轴固定的太阳齿轮、可转动地定位在行星架上并同时与两个太阳齿轮啮合的行星齿轮、两个丝杠滑台、两端分别连接两个丝杠滑台丝杆的第三传动轴、与第三传动轴固定并与第一齿轮啮合的第二齿轮；所述第一电机同时驱动两条第一传动轴转动，两个第二电机分别驱动各第二传动轴转动，两个传动机构分别带动各横移架滑动。

所述每个传动机构中，第一传动轴的转动轴线、第二传动轴的转动轴线、第一齿轮的转动轴线同轴布置，第一传动轴的转动轴线、第三传动轴的转动轴线、横移架的滑动方向互相平行，丝杠滑台的丝杠转动轴线与第三传动轴的转动轴线同轴布置，太阳齿轮转动轴线与行星齿轮转动轴线互相垂直。

所述两个传动机构的第一传动轴的转动轴线互相平行；所述摆臂的转动轴线与滑铰座的转动轴线互相平行并且同时垂直于横移架的滑动方向，摆臂的滑动轴线垂直于摆臂的转动轴线。

所述第一电机输出轴通过第一联轴器连接其中一条第一传动轴，两条第一传动轴之间通过同步结构连接；所述第二电机输出轴通过第二联轴器连接第二传动轴；所述第三传动轴的两端通过第三联轴器连接丝杠滑台的丝杠。

所述横移架通过导向结构可滑动地定位在机架上；所述导向结构包括与机架固定并且平行布置的两条导轨以及设置在横移架上与导轨滑动配合的滚轮，每条导轨的两端设有限位板；所述横移架通过连接架与丝杠滑台的滑块固定。

所述同步结构包括与第一传动轴固定的第三齿轮、可转动地定位在机架中的第四传动轴、固定在第四传动轴两端并且分别与第三齿轮啮合的第四齿轮。

所述机架中设有齿轮箱；所述第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、太阳齿轮、行星架、行星齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均可转动地定位在齿轮箱中。

所述传动机构中还设有直线电位计，直线电位计的拉杆与丝杠滑台的滑块固定。

所述机架包括由若干底板组成的外壳以及与外壳固定的若干悬挂板。

所述悬挂板包括下悬挂板与上悬挂板；所述下悬挂板与上悬挂板均设有吊耳。

本发明的有益效果是：

1)本发明搭载在前进平台上，通过三个电机提供的动力驱动横移偏转机构运动使得机具末端精确对准农作物行，实现了农业机械的精确对行作业，具有运行平稳、可靠性高、动力强劲、可控性好、适用性强的特点；

2)本发明通过传动机构将三电机的转速差作为动力驱动两个横移架进行横移运动，这使得农机连续作业时电机保持持续转动，避免了电机频繁启停，减少了冲击，延长了电机使用寿命，提高了可靠性；

3)本发明使用三电机作为驱动源，实现了多驱动，因此横移架运动的驱动力更加强劲，能输出更大的推力，可有效克服机具入土作业阻力，保证顺利实现横移运动；

4)本发明的传动机构由电机、齿轮和丝杠滑台组成，传动比精确，直线电位计实时检测横移架横移的横向偏距，具有可控的横移运动速度和精确的位置信息感知，仅需控制一台电机变速就能使两个横移架同步横移，具有更优秀的可控性，因此外部控制系统能够对该装置进行精确可靠的控制；

5)本发明通过两个横移架来带动安装于摆臂上的机具末端进行横移，由于两横移架的横移运动具有独立性，因此摆臂在横移的同时还能进行一定角度的偏转，即使装置的纵向中心线与作物行线不平行，也能精准完成对行作业，从而降低对前进平台导航精度的要求，满足更多类型前进平台的使用需求。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图之一。

图2是本发明的立体结构示意图之二。

图3是本发明的主视结构示意图。

图4是本发明的右视结构示意图。

图5是本发明的机架的立体结构示意图。

图6是本发明的横移偏转机构的立体结构示意图。

图7是本发明的横移架的立体结构示意图。

图8是本发明的滑铰座的立体结构示意图。

图9是本发明的端铰支座的立体结构示意图。

图10是本发明的两个传动机构的立体结构示意图之一。

图11是本发明的两个传动机构的立体结构示意图之二。

图12是本发明的其中一个传动机构的立体结构示意图。

图13是本发明的另一个传动机构的立体结构示意图。

图14是本发明的同步结构的立体结构示意图。

图15是本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，包括机架1、横移偏转机构、第一电机2.1、第二电机2.2、传动机构。

所述横移偏转机构设置在机架顶部，第一电机、两个第二电机与两个传动机构设置在机架中，传动机构用于传递第一电机与第二电机的动力来驱动横移偏转机构运动。

所述机架包括由多个底板1.1组成的长方体外壳以及与外壳固定的若干悬挂板。所述悬挂板为口字形的框架板，悬挂板的数量为六个，包括四个下悬挂板1.2以及设置在中间两个下悬挂板之间的两个上悬挂板1.4，外壳垂直穿过这六个悬挂板的内孔。

所述上悬挂板的边角位置设有向斜上方伸出的上吊耳1.21，下悬挂板的边角位置设有向斜下方伸出的下吊耳1.31，中间的上吊耳与两侧的下吊耳呈品字形排列。所述机架通过上挂耳与下挂耳固定在外部作业平台(图中未显示)上，外部作业平台移动时带动电驱多驱动农机对行横移偏转装置同步前进。

所述第一电机与第二电机均通过底座2.3与外壳的底板固定，第一电机与两个第二电机分别设置在外壳的两侧，第一电机的输出轴与其中一个第二电机的输出轴同轴布置，两个第二电机的输出轴平行布置。

所述横移偏转机构包括两个横移架9、摆臂10、滑铰座11。所述两个横移架分别通过导向结构可滑动地定位在机架上，滑铰座可转动地定位在其中一个横移架上，摆臂的一端通过端铰支座18可转动地定位在另一个横移架上，摆臂的另一端设有用于安装机具末端的安装孔，摆臂还可轴向滑动地定位在滑铰座上。所述两个横移架的滑动方向互相平行，摆臂的转动轴线与滑铰座的转动轴线互相平行，摆臂的转动轴线垂直于横移架的滑动方向，摆臂的滑动轴线垂直于摆臂的转动轴线。所述摆臂采用方钢梁制成。所述机架作为整个装置的定子，两个横移架作为整个装置的动子，并且两个横移架分别由不同的传动机构进行驱动。

如图8所示，所述滑铰座包括第一螺母25、滑铰轴26、方管座21、方管座盖22、第一推力轴承24、滚针排23。所述方管座为开口向上的U型结构，方管座盖为开口向下的U型结构，方管座盖固定在方管座的顶部(摆臂穿过方管座与方管座盖中间的方孔)，若干滚针排布置在方管座与方管座盖的内壁。所述滑铰轴固定在方管座的下部，并且滑铰轴通过第一推力轴承与第一螺母固定在横移架上。

如图9所示，所述端铰支座包括第二螺母35、端铰轴31、第二推力轴承34、轴套33。所述端铰轴通过第二推力轴承与第二螺母固定在横移架上。所述轴套可转动地装套在端铰轴上，摆臂则与轴套固定。

所述每个横移架均通过一个导向结构可滑动地定位在机架上。所述导向结构包括两条导轨14，这两条导轨平行布置并且同时与六个悬挂板固定，横移架上设有与两条导轨滑动配合的多个滚轮15，滚轮采用复合轴承，导轨的两端设有限位板16。所述两条导轨的滑动面14.1与水平面的夹角为45度，安装在两条导轨上的滚轮的转动轴线夹角为90度。

所述传动机构包括第一传动轴3.1、第二传动轴3.2、第三传动轴3.3、第一齿轮4.1、第一齿轮4.2、行星架5、太阳齿轮6、行星齿轮7、两个丝杠滑台8、直线电位计14。两个传动机构的第一传动轴同时由第一电机驱动，两个传动机构的第二传动轴分别由各第二电机驱动。其中，第一电机与其中一个第二电机通过图12所示的传动机构驱动其中一个横移架运动(端铰支座设置在该横移架上)，第一电机与另一个第二电机通过图13所示的传动机构驱动另一个横移架运动(滑铰座设置在该横移架上)。所述两个传动机构的第一传动轴的转动轴线互相平行。

所述每个传动机构中：丝杠滑台均与底板固定，第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴均可转动地定位在底板上，第三传动轴与第二齿轮设置在两个丝杠滑台之间；图12所示的传动机构的第一传动轴、第二传动轴、太阳齿轮、第一齿轮、行星架、行星齿轮设置在第一电机与第二电机之间，并且第一电机输出轴通过第一联轴器13.1连接该传动机构的第一传动轴；两条第一传动轴之间通过同步结构连接；第二电机输出轴通过第二联轴器13.2连接第二传动轴；每条第一传动轴与第二传动轴上同轴固定一个太阳齿轮，第一齿轮可转动地定位在第一传动轴上，行星架与第一齿轮固定，两个行星齿轮可转动地定位在行星架上，并且这两个行星齿轮还同时与两个太阳齿轮啮合；第二齿轮与第三传动轴同轴固定并且第二齿轮还与第一齿轮啮合，第三传动轴的两端均通过第三联轴器13.3分别与两个丝杠滑台的丝杆同轴连接，丝杠滑台的滑块通过连接架17与对应的横移架固定；直线电位计的拉杆与丝杠滑台的滑块固定，直线电位计用于实时检测横移架的横向位移距离；第一传动轴的转动轴线、第二传动轴的转动轴线、第一齿轮的转动轴线同轴布置；第一传动轴的转动轴线、第三传动轴的转动轴线、横移架的滑动方向互相平行，丝杠滑台的丝杠转动轴线与第三传动轴的转动轴线同轴布置，太阳齿轮转动轴线与行星齿轮转动轴线互相垂直。

所述同步结构包括与第一传动轴固定的第三齿轮4.3、可转动地定位在机架中的第四传动轴3.4、固定在第四传动轴两端并且分别与第三齿轮啮合的第四齿轮4.4。所述第四传动轴的转动轴线垂直于第一传动轴的转动轴线。

所述太阳齿轮、行星齿轮、第三齿轮、第四齿轮均为锥齿轮，两个行星齿轮围绕第一传动轴转动轴线对称布置。所述底板上固定有齿轮箱18，第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、太阳齿轮、行星架、行星齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均可转动地定位在齿轮箱中。所述直线电位计固定在齿轮箱上。

本发明的各部件均为现有技术，可外购获得。

本发明的工作原理是：

电驱多驱动农机对行横移偏转装置在外部作业平台的带动下前进，第一电机与两个第二电机保持反向同转速运转(图11中箭头所示)，此时两个行星齿轮仅自转不公转，即第一齿轮不转动，横移架保持不动；若保持两个第二电机转速不变，调节第一电机转速，行星齿轮同时进行自转和公转，即第一齿轮转动(第一齿轮转动方向与具有较高转速的电机的转动方向相同)，此时两个横移架发生同步横移，机具末端仅横移不偏转；若调节两个第二电机的转速，使得三电机转速皆不同，则两个横移架进行不同步运动，摆臂带动机具末端同时进行横移与偏转，机具末端的横移距离、方向以及偏转的角度取决于三个电机的转速差。

本发明的电驱多驱动农机对行横移偏转装置在对行作业时，三个电机与两个直线电位计均电连接外部的控制器，外部的偏距检测传感器(以相机为例)和机具末端固定在摆臂上；如图15所示，相机实时拍摄图像并输入控制器检测当前作物行线与机具末端的横向偏距以及定子纵向中心线与作物行线偏角，并根据该装置横移偏转运动原理计算三电机驱动速差，进而驱动电机变速，并与直线电位计检测的两动子的中心与机架中心的横向位移实时比较，建立横移内闭环控制；如图15中的A部所示，此时定子纵向中心线与作物行线无偏角，电机转速保持不变；如图15中的B部所示，此时定子纵向中心线与作物行线存在偏角，控制器控制两个第二电机分别改变转速，驱动机具末端横移且偏转以消除偏距与偏角，最终实现自动对行作业。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：该装置包括机架(1)、设置在机架上的横移偏转机构、设置在机架中的第一电机(2.1)与两个第二电机(2.2)、用于传递电机动力来驱动横移偏转机构运动的两个传动机构；

所述横移偏转机构包括可滑动地定位在机架上的两个横移架(9)以及分别可转动地定位在两个横移架上的摆臂(10)与滑铰座(11)，摆臂还可轴向滑动地定位在滑铰座上；

所述传动机构包括可转动地定位在机架中的第一传动轴(3.1)与第二传动轴(3.2)、可转动地定位在第一传动轴上的第一齿轮(4.1)、与第一齿轮固定的行星架(5)、分别与第一传动轴及第二传动轴固定的太阳齿轮(6)、可转动地定位在行星架上并同时与两个太阳齿轮啮合的行星齿轮(7)、两个丝杠滑台(8)、两端分别连接两个丝杠滑台丝杆的第三传动轴(3.3)、与第三传动轴固定并与第一齿轮啮合的第二齿轮(4.2)；所述第一电机同时驱动两条第一传动轴转动，两个第二电机分别驱动各第二传动轴转动，两个传动机构分别带动各横移架滑动。

2.根据权利要求1所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述每个传动机构中，第一传动轴的转动轴线、第二传动轴的转动轴线、第一齿轮的转动轴线同轴布置，第一传动轴的转动轴线、第三传动轴的转动轴线、横移架的滑动方向互相平行，丝杠滑台的丝杠转动轴线与第三传动轴的转动轴线同轴布置，太阳齿轮转动轴线与行星齿轮转动轴线互相垂直。

3.根据权利要求2所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述两个传动机构的第一传动轴的转动轴线互相平行；所述摆臂的转动轴线与滑铰座的转动轴线互相平行并且同时垂直于横移架的滑动方向，摆臂的滑动轴线垂直于摆臂的转动轴线。

4.根据权利要求3所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述第一电机输出轴通过第一联轴器(13.1)连接其中一条第一传动轴，两条第一传动轴之间通过同步结构连接；所述第二电机输出轴通过第二联轴器(13.2)连接第二传动轴；所述第三传动轴的两端通过第三联轴器(13.3)连接丝杠滑台的丝杠。

5.根据权利要求4所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述横移架通过导向结构可滑动地定位在机架上；所述导向结构包括与机架固定并且平行布置的两条导轨(14)以及设置在横移架上与导轨滑动配合的滚轮(15)，每条导轨的两端设有限位板(16)；所述横移架通过连接架(17)与丝杠滑台的滑块固定。

6.根据权利要求5所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述同步结构包括与第一传动轴固定的第三齿轮(4.3)、可转动地定位在机架中的第四传动轴(3.4)、固定在第四传动轴两端并且分别与第三齿轮啮合的第四齿轮(4.4)。

7.根据权利要求6所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述机架中设有齿轮箱(18)；所述第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、太阳齿轮、行星架、行星齿轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均可转动地定位在齿轮箱中。

8.根据权利要求7所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述传动机构中还设有直线电位计(14)，直线电位计的拉杆与丝杠滑台的滑块固定。

9.根据权利要求8所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述机架包括由若干底板(1.1)组成的外壳以及与外壳固定的若干悬挂板。

10.根据权利要求9所述的一种电驱多驱动农机对行横移偏转装置，其特征在于：所述悬挂板包括下悬挂板(1.3)与上悬挂板(1.2)；所述下悬挂板与上悬挂板均设有吊耳。

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