CN209914502U - 甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于农业机械设备技术领域，涉及一种甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，包括：两个仿形部件、高度检测部件、信号采集与处理部件、执行部件和机架；所述两个仿形部件分别位于机架下部中间左右两侧；高度检测部件包括：仿形轮液压缸、高度检测油缸和高度检测板等；信号采集与处理部件包括：超声波传感器、单片机和油缸位移传感器等；执行部件包括：液压阀、液压马达、齿轮箱和切割刀盘等。本实用新型能够实现实时仿形，不仅具有智能化程度高和稳定性好的特点，而且同时考虑甘蔗垄两侧的地形变化，进一步提高了仿形精度。

Description

甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统

技术领域

本实用新型属于农用机械设备技术领域，涉及一种基于地面仿形技术的甘蔗根部切割系统，尤其涉及一种甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统。

背景技术

目前我国南方地形变化较大，甘蔗联合收割机在高低不平的蔗田里作业时，收割损失较为严重，传统甘蔗收获机割台的高度通过人工调整，存在劳动强度大和工作效率低等缺点。目前的一些仿形技术也存在仿形精度低、稳定性差，在工作过程中容易受甘蔗杂草等影响，从而造成传感器信号采集不准确和响应滞后等缺点，本实用新型的目的就是要使甘蔗联合收割机割台保持理想的切割高度，从而降低收割过程中的收割损失，本实用新型对于甘蔗联合收割机的发展和推广使用具有重要意义。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型采用的技术方案是：

一种甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，包括：两个仿形部件、高度检测部件、信号采集与处理部件、执行部件、机架15；

所述两个仿形部件分别位于机架15下部中间左右两侧，分别包括：仿形轮1、仿形轮轴1-2、仿形轮液压缸底座3-3、仿形轮轴臂4、万向节7和万向节固定装置8；

所述仿形轮1与地面接触，并在地面上滚动；

在所述仿形轮1的中间安装有仿形轮轴承1-3，在所述仿形轮轴承1-3内安装有仿形轮轴1-2；

在所述仿形轮1的外侧，仿形轮轴1-2伸出仿形轮轴承1-3，并与仿形轮轴臂4的一端固定连接；在所述仿形轮1的内侧，仿形轮轴1-2伸出仿形轮轴承1-3，并与仿形轮液压缸底座3-3固定连接；

所述仿形轮轴臂4的另一端为：仿形轮轴臂末端4-2，

所述万向节7的一端通过万向节轴销7-3与仿形轮轴臂末端4-2连接；

所述万向节7的另一端为：万向节轴端7-2，

所述万向节固定装置8固定于机架15上，并通过万向节轴销7-3与万向节轴端7-2连接；

所述高度检测部件包括：仿形轮液压缸3、仿形轮活塞杆5、高度检测油缸10、高度检测活塞杆11和高度检测板(简称高度板)12等部件；

在所述仿形轮液压缸底座3-3上固定安装仿形轮液压缸3，所述仿形轮活塞杆5的下端伸入仿形轮液压缸3，并与仿形轮液压缸3配合；

在所述机架15的中间设有水平放置的机架中板18；

所述仿形轮活塞杆5的上端与机架中板18底部固定连接；

所述仿形轮液压缸3通过液压油管9与高度检测油缸10相连通；

所述高度检测油缸10固定安装于机架中板18上部；

所述高度检测活塞杆11的下端伸入高度检测油缸10，并与高度检测油缸10配合；高度检测活塞杆11的上端与高度检测板12固定连接；

所述高度检测板12水平放置；

所述信号采集与处理部件包括：超声波传感器13、单片机14和油缸位移传感器19等；

所述超声波传感器13位于高度检测板12的上方，并固定于机架15上，且与单片机14连接，用于：检测高度检测板12的高度变化；

所述执行部件包括：液压阀16、液压马达17、动力油缸20、驱动马达21、齿轮箱23和切割刀盘24等部件；

所述单片机14安装于机架15上，并与液压阀16连接，用于：接收超声波传感器13的信号，并启闭液压阀16；

所述液压阀16与液压马达17连接，用于：启动和停止液压马达17的运转；

所述液压马达17固定于机架中板18上；

所述动力油缸20的活塞杆穿过机架中板18，与液压马达17连接，动力油缸20的底端与齿轮箱23的顶面固定连接；

在所述动力油缸20上安装有油缸位移传感器19，

所述油缸位移传感器19与单片机14连接，用于：检测动力油缸20的高度变化；

在所述齿轮箱23的侧面设有输入轴，所述输入轴与驱动马达21固定连接；

所述齿轮箱23的底部设有输出轴，所述输出轴与切割刀盘24固定连接；

在所述切割刀盘24的周边布置安装若干刀片25，用于：切割甘蔗。

在上述技术方案的基础上，所述万向节固定装置8为万向节轴套。

在上述技术方案的基础上，所述仿形部件还包括：仿形轮配重2，所述仿形轮配重2安装于仿形轮轴1-2上。

在上述技术方案的基础上，所述液压阀16为电磁阀。

在上述技术方案的基础上，所述液压阀16为三位四通电磁换向阀。

在上述技术方案的基础上，所述齿轮箱23包括：大锥齿轮轴23-1；

所述输入轴为小锥齿轮轴22；所述小锥齿轮轴22的一端与驱动马达21固定连接，另一端与大锥齿轮轴23-1上端设有的大锥齿轮啮合；

大锥齿轮轴23-1的下端为传动齿轮23-2；

所述输出轴为刀盘齿轮轴23-3，

所述刀盘齿轮轴23-3的上端为齿轮，所述齿轮与传动齿轮23-2啮合；

所述刀盘齿轮轴23-3的下端与切割刀盘24固定连接，用于：带动切割刀盘24旋转。

在上述技术方案的基础上，在所述机架15的底部四角分别设有收获机车轮6。

本实用新型的有益技术效果如下：

(1)本实用新型所述甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统可以同时考虑甘蔗垄两侧的地形变化，仿形效果准确。

(2)本实用新型采用的超声波传感器在采集信号时可以直接检测高度检测板的高度变化情况，从而避免土壤地面不平，蔗叶、杂草等因素影响高度的检测。

(3)通过现有的仿形技术、传感器技术和单片机控制技术等达到对刀盘高度即时控制的目的。

(4)本实用新型不仅具有智能化程度高和稳定性好的特点，而且响应速度快，可实现实时监测地面的高度变化情况，进一步提高了仿形精度。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1-本实用新型所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统整体结构示意图

图2-仿形部件的结构示意图

图3-仿形轮液压缸3与高度检测轮油缸10检测高度的工作原理示意图

图4-本实用新型所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统的工作原理示意图

图5-切割刀盘24的旋转动力传递结构示意图

附图标记：

1、仿形轮，2、仿形轮配重，3、仿形轮液压缸，4、仿形轮轴臂，5、仿形轮活塞杆，6、收获机车轮，7、万向节，8、万向节固定装置，9、液压油管，10、高度检测油缸，11、高度检测活塞杆，12、高度检测板，13、超声波传感器，14、单片机，15、机架，16、液压阀，17、液压马达，18、中板，19、油缸位移传感器，20、动力油缸，21、驱动马达，22、小锥齿轮轴，23、齿轮箱，23-1、大椎齿轮轴，23-2、传动齿轮，23-3、刀盘齿轮轴，24、切割刀盘，25、刀片，1-2、仿形轮轴，1-3、仿形轮轴承，3-1、左侧仿形轮液压缸，3-2、右侧仿形轮液压缸，3-3、仿形轮液压缸底座，4-2、仿形轮轴臂末端，5-1、左侧仿形轮活塞杆，5-2、右侧仿形轮活塞杆，7-2、万向节轴端，7-3、万向节轴销。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，包括：两个仿形部件、高度检测部件、信号采集与处理部件、执行部件、机架15；

在所述机架15的底部四角分别设有收获机车轮6；

所述仿形部件包括：左侧和右侧两部分，其中左侧部件如图2所示，具体包括：仿形轮1、仿形轮轴1-2、仿形轮轴承1-3、仿形轮配重2、仿形轮液压缸底座3-3、仿形轮轴臂4和万向节7。

所述万向节7的一端通过万向节轴销7-3和万向节固定装置8连接在机架15上，另一端通过万向节轴销7-3与仿形轮轴臂末端4-2相连。所述仿形轮1通过仿形轮轴承1-3安装在仿形轮轴1-2上。

所述仿形轮轴1-2外端连接有仿形轮配重2和仿形轮轴臂4，内端连接仿形轮液压缸底座3-3，所述仿形轮液压缸3包括：左侧仿形轮液压缸3-1和右侧仿形轮液压缸3-2；两个仿形轮液压缸底座3-3上部分别连接左侧仿形轮液压缸3-1和右侧仿形轮液压缸3-2，所述仿形轮活塞杆5包括：左侧仿形轮活塞杆5-1和右侧仿形轮活塞杆5-2；在左侧仿形轮液压缸3-1和右侧仿形轮液压缸3-2中分别设有左侧仿形轮活塞杆5-1和右侧仿形轮活塞杆5-2，左侧仿形轮活塞杆5-1和右侧仿形轮活塞杆5-2的上端固定在机架中板18底部。仿形轮液压缸3底部通过液压油管9与高度检测油缸10相连，高度检测油缸10内部连接高度检测活塞杆11，所述高度检测活塞杆11顶部连接高度检测板12，高度检测板12正上方有超声波传感器13，超声波传感器13固定在机架顶部的凹槽中，仿形轮液压缸3与高度检测轮油缸10检测高度的工作原理示意图如图3所示。

地面仿形控制系统的工作原理如下所述：

甘蔗收获机在收获甘蔗时，左右仿形轮1分别在甘蔗垄的两侧检测地面的起伏变化情况，当垄沟左右两侧同时变高时，仿形轮1会带动仿形轮液压缸3上升，同时将仿形轮液压缸3内的油压入高度检测油缸10，带动高度检测活塞杆11向上运动，从而使高度检测板12提升；反之，当垄沟两侧地面同时变低时，仿形轮部件会在自身重力以及仿形轮配重2的作用下带动高度检测油缸10下降，使高度检测油缸10内的油液减少，从而使得高度检测板12下降。当垄沟一侧的地面变高，而另一侧地面变低时，高度检测油缸10内的油液先抵消一部分，然后根据地面变化较大的一侧而起伏变化。

超声波传感器13检测高度检测板12的高度变化情况，并将信号发送给单片机14，单片机14发送信号给三位四通电磁换向阀，控制液压马达17工作，液压马达17驱动动力油缸20、驱动马达21、齿轮箱23、切割刀盘24等部件上下运动，从而控制切割刀盘24的高度变化，在动力油缸20上安装有油缸位移传感器19，并将检测信号发送给单片机14，从而构成一闭环控制系统，使切割刀盘24的高度控制在理想位置。控制系统工作原理示意图如图4所示。

形成切割刀盘21旋转运动的过程如下所述：

驱动马达21由驾驶员在操作室控制，驱动马达21驱动小锥齿轮轴22转动，小锥齿轮轴22带动大椎齿轮轴23-1转动，大椎齿轮轴23-1带动传动齿轮23-2转动，传动齿轮23-2带动刀盘轴齿轮轴23-3上端的齿轮转动，进而带动切割刀盘24和刀片25的旋转。切割刀盘24的旋转动力传递结构示意如图5所示。

显然，本实用新型上述实施例的原理阐述仅仅是为清楚地说明本实用新型所做的举例，而并非是对本实用新型实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里没有对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于，包括：两个仿形部件、高度检测部件、信号采集与处理部件、执行部件、机架(15)；

所述两个仿形部件分别位于机架(15)下部中间左右两侧，分别包括：仿形轮(1)、仿形轮轴(1-2)、仿形轮液压缸底座(3-3)、仿形轮轴臂(4)、万向节(7)和万向节固定装置(8)；

所述仿形轮(1)与地面接触，并在地面上滚动；

在所述仿形轮(1)的中间安装有仿形轮轴承(1-3)，在所述仿形轮轴承(1-3)内安装有仿形轮轴(1-2)；

在所述仿形轮(1)的外侧，仿形轮轴(1-2)伸出仿形轮轴承(1-3)，并与仿形轮轴臂(4)的一端固定连接；在所述仿形轮(1)的内侧，仿形轮轴(1-2)伸出仿形轮轴承(1-3)，并与仿形轮液压缸底座(3-3)固定连接；

所述仿形轮轴臂(4)的另一端为：仿形轮轴臂末端(4-2)，

所述万向节(7)的一端通过万向节轴销(7-3)与仿形轮轴臂末端(4-2)连接；

所述万向节(7)的另一端为：万向节轴端(7-2)，

所述万向节固定装置(8)固定于机架(15)上，并通过万向节轴销(7-3)与万向节轴端(7-2)连接；

所述高度检测部件包括：仿形轮液压缸(3)、仿形轮活塞杆(5)、高度检测油缸(10)、高度检测活塞杆(11)和高度检测板(12)；

在所述仿形轮液压缸底座(3-3)上固定安装仿形轮液压缸(3)，所述仿形轮活塞杆(5)的下端伸入仿形轮液压缸(3)，并与仿形轮液压缸(3)配合；

在所述机架(15)的中间设有水平放置的机架中板(18)；

所述仿形轮活塞杆(5)的上端与机架中板(18)底部固定连接；

所述仿形轮液压缸(3)通过液压油管(9)与高度检测油缸(10)相连通；

所述高度检测油缸(10)固定安装于机架中板(18)上部；

所述高度检测活塞杆(11)的下端伸入高度检测油缸(10)，并与高度检测油缸(10)配合；高度检测活塞杆(11)的上端与高度检测板(12)固定连接；

所述高度检测板(12)水平放置；

所述信号采集与处理部件包括：超声波传感器(13)、单片机(14)和油缸位移传感器(19)；

所述超声波传感器(13)位于高度检测板(12)的上方，并固定于机架(15)上，且与单片机(14)连接，用于：检测高度检测板(12)的高度变化；

所述执行部件包括：液压阀(16)、液压马达(17)、动力油缸(20)、驱动马达(21)、齿轮箱(23)和切割刀盘(24)；

所述单片机(14)安装于机架(15)上，并与液压阀(16)连接，用于：接收超声波传感器(13)的信号，并启闭液压阀(16)；

所述液压阀(16)与液压马达(17)连接，用于：启动和停止液压马达(17)的运转；

所述液压马达(17)固定于机架中板(18)上；

所述动力油缸(20)的活塞杆穿过机架中板(18)，与液压马达(17)连接，动力油缸(20)的底端与齿轮箱(23)的顶面固定连接；

在所述动力油缸(20)上安装有油缸位移传感器(19)，

所述油缸位移传感器(19)与单片机(14)连接，用于：检测动力油缸(20)的高度变化；

在所述齿轮箱(23)的侧面设有输入轴，所述输入轴与驱动马达(21)固定连接；

所述齿轮箱(23)的底部设有输出轴，所述输出轴与切割刀盘(24)固定连接；

在所述切割刀盘(24)的周边布置安装若干刀片(25)，用于：切割甘蔗。

2.如权利要求1所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：所述万向节固定装置(8)为万向节轴套。

3.如权利要求1所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：所述仿形部件还包括：仿形轮配重(2)，所述仿形轮配重(2)安装于仿形轮轴(1-2)上。

4.如权利要求1所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：所述液压阀(16)为电磁阀。

5.如权利要求4所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：所述液压阀(16)为三位四通电磁换向阀。

6.如权利要求1所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：所述齿轮箱(23)包括：大锥齿轮轴(23-1)；

所述输入轴为小锥齿轮轴(22)；所述小锥齿轮轴(22)的一端与驱动马达(21)固定连接，另一端与大锥齿轮轴(23-1)上端设有的大锥齿轮啮合；

大锥齿轮轴(23-1)的下端为传动齿轮(23-2)；

所述输出轴为刀盘齿轮轴(23-3)，

所述刀盘齿轮轴(23-3)的上端为齿轮，所述齿轮与传动齿轮(23-2)啮合；

所述刀盘齿轮轴(23-3)的下端与切割刀盘(24)固定连接，用于：带动切割刀盘(24)旋转。

7.如权利要求1所述的甘蔗收获机垄沟双侧地面仿形控制系统，其特征在于：在所述机架(15)的底部四角分别设有收获机车轮(6)。

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