兩自由度甘蔗收割機的切割裝置的製作方法

2023-07-27 19:48:11 2

本發明涉及一種切割裝置，具體涉及一種兩自由度甘蔗收割機的切割裝置，屬於農用機械設備技術領域。

背景技術：

甘蔗收割機作為一種大型且笨重的農用機械應用在平原地帶可有效地提高甘蔗的收穫效率、大大減輕農民的勞動強度。但我國多為丘陵地貌，特別是作為甘蔗種植地區的南方，難以將大型甘蔗收割機直接進行使用。而是在作業時，通過提升切割裝置來適應高低不平的丘陵地貌。由於切斷甘蔗的刀具安裝在甘蔗切割裝置上，需要準確地將甘蔗切割裝置提升至合適位置的同時，還要保證刀具的平穩性，這樣才能確保甘蔗根部切割的好壞。

現有技術中，甘蔗收穫機上的切割裝置一般分為單圓盤切割器和雙圓盤切割器，例如申請號為200910039337.2的中國發明專利申請，公開了一種甘蔗切割裝置，包括左、右兩組雙螺旋刀具，兩組雙螺旋刀具均包括刀盤、割刀、兩條螺旋圓鋼、旋轉軸套和齒輪箱，旋轉軸套一端與刀盤連接，另一端與齒輪箱連接，割刀安裝在刀盤的圓周面上，兩條螺旋圓鋼的一端固定在刀盤上，另一端與旋轉軸套固定連接。其設計的兩組雙螺旋刀具在齒輪箱的驅動下進行甘蔗切斷工作，該種切割裝置雖然能夠很快地進行切割動作，但扔存在如下缺陷：

1)針對不同的地形需要，無法提升切割刀具的高度，且切割刀具的穩定性差；

2)其使用的齒輪箱作為刀具驅動裝置，容易因機械的磨損出現動力不足、傳動扭矩小的問題，從而導致切割刀具的切割速度慢、甘蔗切割質量差；

3)所設置兩組雙螺旋刀具為固定安裝，無法針對不同種植行間距的甘蔗來調整刀盤的間距，適用性差。

技術實現要素：

針對上述的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、切割動力足、切割快捷且切割刀具運行穩定的兩自由度甘蔗收割機的切割裝置，它能夠針對不同的地形多自由度調節切割刀具的高度。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

兩自由度甘蔗收割機的切割裝置，包括餵入輥、圓盤刀、刀盤轉軸、圓盤刀電機、外套筒和兩塊相平行設置的固定板，所述餵入輥通過轉軸安裝在兩塊固定板之間且所述餵入輥可繞轉軸轉動，所述刀盤轉軸的一端固裝所述圓盤刀、其另一端穿入外套筒內並與所述圓盤刀電機連接，還包括與餵入輥相平行設置的刀盤安裝軸和用於提升圓盤刀的五連杆機構，

所述五連杆機構為2個、並分別安裝在固定板的外側壁體上，所述五連杆機構包括驅動裝置、機架、上驅動杆、下驅動杆、上連杆和下連杆，所述機架沿豎直方向固定在固定板的外側壁體上，所述機架、上驅動杆、上連杆、下連杆和下驅動杆通過銷軸沿逆時針方向依次首尾連接，所述上驅動杆和下驅動杆與驅動裝置連接；

所述刀盤安裝軸兩端的端部分別垂直穿入各下連杆且固定在下連杆上，所述外套筒豎直設於刀盤安裝軸的下方且外套筒的一端與刀盤安裝軸固定連接。

上述方案中，所述驅動裝置可以為兩個同步工作的第一驅動裝置和第二驅動裝置，第一驅動裝置與上驅動杆連接，第二驅動裝置與下驅動杆連接。

上述方案中，進一步地，第一驅動裝置和第二驅動裝置均為伺服電機，其中一個伺服電機的輸出軸與上驅動杆通過鍵連接、另一個伺服電機的輸出軸與下驅動杆通過鍵連接。

上述方案中，第一驅動裝置和第二驅動裝置具體還可以均為液壓缸，其中一個液壓缸的一端鉸裝在機架上、其另一端鉸裝在上驅動杆上，另一個液壓缸的一端鉸裝在機架上、其另一端鉸裝在下驅動杆上。

上述方案中，當所述圓盤刀為固定式結構時，所述外套筒可通過緊固件固定在刀盤安裝軸的下方，所述緊固件包括螺栓和與螺栓相配合使用的螺母，在刀盤安裝軸上開設有供所述螺栓穿入的螺栓孔。

上述方案中，所述外套筒和圓盤刀均為兩個，為了能夠調整兩個圓盤刀的間距，每一個外套筒可通過調節機構設於刀盤安裝軸的下方，且在刀盤安裝軸上開設有用於安裝調節機構的凹槽。

進一步地，所述調節機構包括絲杆電機、移動塊和表面設有螺紋的絲杆，所述絲杆設於凹槽內、且絲杆的一端與絲杆電機連接，所述移動塊安裝於絲杆上且可沿絲杆上的螺紋進行水平移動，在移動塊上開設有一通孔，所述外套筒的上端穿入通孔內並固定在移動塊上。

本發明的有益效果為：

1)本發明通過設置的五連杆機構，並通過驅動五連杆機構在扭矩方向上的轉動，使得安裝在五連杆機構上的刀盤安裝軸向上或向下轉動，從而對固定在刀盤安裝軸下方的外套筒和圓盤刀起到提升或下降的作用，從而針對不同地形來提升圓盤刀，適用範圍更廣；同時用於安裝圓盤刀的刀盤安裝軸是固定在五連杆機構上，整個裝置穩定性能高、結構簡單而緊湊。

2)作為圓盤刀提升裝置的五連杆機構，可以通過兩個伺服電機或兩個液壓缸來作為驅動裝置，而作為切割刀具的圓盤刀獨立通過圓盤刀電機進行驅動，使得本裝置既可以快速穩定地調節圓盤刀的高度，還可以保證圓盤刀切割時的動力，傳動扭矩大、有利於降低甘蔗的切割破頭率和切割損失率。

3)所述圓盤刀和外套筒均為2個時，本發明通過設置在刀盤安裝軸上的調節機構來改變兩個圓盤刀之間的水平間距，因此可以滿足不同種植行間距的甘蔗切割工作，具有結構簡單、適用性廣的特點。

附圖說明

圖1為以伺服電機作為驅動裝置時，本兩自由度甘蔗收割機的切割裝置的一種結構示意圖。

圖2為以液壓缸作為驅動裝置時，本兩自由度甘蔗收割機的切割裝置的一種結構示意圖。

圖3為圖1中所述圓盤刀的間距可調時，本兩自由度甘蔗收割機的切割裝置的一種結構示意圖。

圖4為所述刀盤安裝軸的結構示意圖。

圖5為所述刀盤安裝軸的另一種結構示意圖。

圖中標號為：1、固定板；2、上餵入輥；3、下餵入輥；4、刀盤安裝軸；5、外套筒；6、圓盤刀；7、上驅動杆；8-1、第一驅動裝置；8-2、第二驅動裝置；9、機架；10、下驅動杆；11、下連杆；12、上連杆；13、絲杆電機；14、絲杆；15、移動塊；16、螺栓；17、螺栓孔；18、凹槽。

具體實施方式

實施例1

如圖1、圖3所示，兩自由度甘蔗收割機的切割裝置，包括餵入輥、圓盤刀6、刀盤轉軸、圓盤刀電機、外套筒5和兩塊相平行設置的固定板1。所述餵入輥通過轉軸安裝在兩塊固定板1之間且所述餵入輥可繞轉軸轉動。本實施例中，所述餵入輥包括從上至下依次安裝的上餵入輥2和下餵入輥3。所述刀盤轉軸的一端固裝所述圓盤刀6、其另一端穿入外套筒5內並與所述圓盤刀電機連接。

與現有技術所不同的是，本切割裝置還包括與餵入輥相平行設置的刀盤安裝軸4和用於提升圓盤刀6的五連杆機構。所述五連杆機構為2個、並分別安裝在固定板1的外側壁體上，所述五連杆機構包括驅動裝置、機架9、上驅動杆7、下驅動杆10、上連杆12和下連杆11，所述機架9沿豎直方向固定在固定板1的外側壁體上，所述機架9、上驅動杆7、上連杆12、下連杆11和下驅動杆10通過銷軸沿逆時針方向依次首尾連接，所述上驅動杆7和下驅動杆10與驅動裝置連接。即首尾相鉸接後的機架9、上驅動杆7、上連杆12、下連杆11和下驅動杆10構成五邊形結構，該五邊形結構以上驅動杆7作為第一傳動扭矩、以下驅動杆10作為第二傳動扭矩，在驅動裝置的驅動下，上驅動杆7和下驅動杆10帶動安裝在下連杆11上的刀盤安裝軸4進行向上或向下轉動。

所述刀盤安裝軸4兩端的端部分別垂直穿入各下連杆11且固定在下連杆11上，所述外套筒5豎直設於刀盤安裝軸4的下方且外套筒5的一端與刀盤安裝軸4固定連接。使得圓盤刀6能夠隨刀盤安裝軸4的轉動而進行同步動作。

用於驅動五連杆機構的驅動裝置，具體為兩個同步工作的第一驅動裝置8-1和第二驅動裝置8-2。本實施例中，基於伺服電機具有可控性能好、運行穩定、故障率低的優點，所述第一驅動裝置8-1和第二驅動裝置8-2均為伺服電機，其中一個伺服電機的輸出軸與上驅動杆7通過鍵連接、另一個伺服電機的輸出軸與下驅動杆10通過鍵連接。

如圖5所示，所述外套筒5通過緊固件固定在刀盤安裝軸4的下方，即所述圓盤刀6可以為一個，也可以為兩個，且當圓盤刀6為兩個時、兩者的間距是固定、無法調節。本實施例中，所述緊固件具體為螺栓16和與螺栓16相配合使用的螺母，且在刀盤安裝軸4上對應開設有螺栓孔17。

如圖4所示，所述外套筒5和圓盤刀6均為兩個。為了實現調節兩個圓盤刀6的間距，每一個外套筒5具體是通過調節機構設於刀盤安裝軸4的下方，且在刀盤安裝軸4上開設有用於安裝調節機構的凹槽18。進一步地，所述調節機構包括絲杆電機13、移動塊15和表面設有螺紋的絲杆14。所述絲杆14設於凹槽18內、且絲杆14的一端與絲杆電機連接，所述移動塊15安裝於絲杆14上、並可沿絲杆螺紋水平移動，在移動塊15上開設有一通孔，所述外套筒5的上端穿入通孔內並固定在移動塊15上。在使用時，開啟絲杆電機，絲杆14轉動，從而帶動安裝在絲杆14上的移動塊15水平移動。由於外套筒5與移動塊15為固定連接，當移動塊15進行水平移動時，外套筒5和圓刀盤6將會一起進行水平移動，從而使兩個圓盤刀6之間的間隙發生變化。

本發明在工作時：

1)第一驅動裝置8-1驅動上驅動杆7，第二驅動裝置8-2驅動下驅動杆10，從而帶動刀盤安裝軸4相對轉動，使外套筒5和圓刀盤6整體進行高度的上升或下降，當圓盤刀6達到指定的地形高度時，關閉第一、第二驅動裝置(8-1、8-2)，通過五連杆機構即可將刀盤安裝軸4定位在所設置的高度上；

2)然後啟動圓盤刀電機，驅動圓盤刀6繞刀盤轉軸轉動，即可快速切割甘蔗。

實施例2

兩自由度甘蔗收割機的切割裝置，如圖2所示，與實施例1所不同的是：用於驅動五連杆機構的第一、第二驅動裝置(8-1、8-2)，具體為均為液壓缸，其中一個液壓缸的一端鉸裝在機架9上、其另一端鉸裝在上驅動杆7上，另一個液壓缸的一端鉸裝在機架9上、其另一端鉸裝在下驅動杆10上。選用液壓缸作為五連杆機構的驅動裝置，一方面起到帶動上、下驅動杆(7、10)工作的同時，還能簡化設備的結構；而另一方面液壓缸的傳動扭矩大，能夠提高五連杆機構的提升範圍。

以上僅為說明本發明的實施方式，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。