用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置的制作方法

本發明屬于農業機械技術領域，具體涉及一種用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置。

背景技術：

免耕播種是實現保護性耕作的重要手段。我國長江中下游地區土壤黏重板結，油菜免耕播種的技術難點主要體現在開溝覆土裝置難以實現開溝深度一致性的作業要求，在遇到機具下陷或者機具作業速度不一致的情況時，機具開溝深度和覆土量均勻性難以保證，從而導致播種作業效果下降。現有農機具的限深裝置多為螺旋絲杠傳動或者銷釘結構，不能在機具下陷及地表凸起或坑洼的作業環境下實現深度一致的限深效果，且調節限深深度時必須停機，往往需要多次調節才能到達需求效果，過程繁瑣，穩定性欠佳，使得傳統限深裝置難以適應長江中下游地區油菜免耕播種的農藝要求。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種能夠適應不同地表狀況和不同作業速度的用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置，從而實現機具開溝深度穩定性的農藝要求，提高播種機播種作業質量。

為實現上述目的，本發明所設計的用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置，包括機架、對稱安裝在所述機架左側的第一液壓地輪調節機構和右側的第二液壓地輪調節機構、安裝在所述機架后部安裝座后表面底部上且軸向旋轉的后開溝刀盤、安裝在所述后部安裝座上且位于所述后開溝刀盤正后方的溝深測量裝置、安裝在所述后部安裝座側面的機架離地高度測量裝置及深度調節控制器，以及用于調節所述第一液壓地輪調節機構和所述第二液壓地輪調節機構高度的地輪高度調節裝置，所述深度調節控制器通過收集所述機架離地高度測量裝置和所述溝深測量裝置的實時測量數據來控制所述地輪高度調節裝置；

且所述后部安裝座位于所述機架后部的中間位置處，所述溝深測量裝置的中心對稱面與所述后開溝刀盤旋轉中心所在的垂直軸向面在同一個豎直平面內，并且所述溝深測量裝置與所述機架離地高度測量裝置安裝在同一水平高度。

進一步地，所述第一液壓地輪調節機構包括通過銷軸懸掛在所述機架左橫梁上的第一液壓油缸、通過固定座固接在液壓桿上的限深地輪、與所述第一液壓油缸并排布置且固定在所述機架左橫梁上的限位卡環及穿過所述限位卡環限位孔的限位銷，且所述限位銷的底部固接在所述固定座上；所述第二液壓地輪調節機構與所述第一液壓地輪調節機構的結構相同；

所述地輪高度調節裝置包括與拖拉機液壓油泵相連的第一三通、與所述第一三通相連的電磁換向閥、與所述電磁換向閥第一出口相連的分流集流閥及與所述電磁換向閥第二出口相連的第二三通；所述第一液壓地輪調節機構的第一液壓油缸的第一油口與所述分流集流閥的第二油口路相連，所述第二液壓地輪調節機構的第二液壓油缸的第三油口與所述分流集流閥的第四油口路相連，所述第一液壓地輪調節機構的第一液壓油缸的第五油口和所述第二液壓地輪調節機構的第二液壓油缸的第六油口均與所述第二三通相連。

進一步地，所述地輪高度調節裝置還包括與所述第一三通相連的溢流閥。

進一步地，所述第二三通與所述電磁換向閥之間設置有節流閥。

進一步地，所述機架離地高度測量裝置包括由四連桿鉸接圍合形成的第一四邊形框架、安裝在所述第一四邊形框架中第一根連桿底端的第一測量地輪、安裝在所述第一四邊形框架中第二根連桿頂端的第一u型卡及鉸接在所述第一四邊形框架對角線上的第一位移傳感器，且安裝所述第一測量地輪的連桿與安裝所述第一u型卡的連桿呈平行布置，所述機架離地高度測量裝置通過所述第一u型卡安裝在所述機架后部安裝座側面橫桿上。

進一步地，所述溝深測量裝置包括由四連桿鉸接圍合形成的第二四邊形框架、安裝在所述第二四邊形框架中第一根連桿底端的u型座、安裝在所述第二四邊形框架中第二根連桿頂端的第二u型卡及鉸接在所述第二四邊形框架對角線上的第二位移傳感器，以及可轉動地安裝在所述u型座內的第二測量地輪，且安裝所述第二測量地輪的連桿與安裝所述第二u型卡的連桿呈平行布置，所述溝深測量裝置通過所述第二u型卡安裝在所述機架后部安裝座后表面的u型座上。

進一步地，所述第二測量地輪的外周緣面為球面，且球面半徑與所述后開溝刀盤回轉半徑相同，均為140～160mm。

進一步地，所述深度調節控制器包括與控制模塊及給所述控制模塊供電的供電模塊，以及均與所述控制模塊電連的繼電器模塊、按鍵模塊和顯示模塊，所述繼電器模塊與所述電磁換向閥相連。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明通過機架離地高度測量裝置和溝深測量裝置兩種裝置的組合測量，能夠實現機具在復雜工況下的開溝深度精確測量，與開溝半徑相同的第二測量地輪具備壓實溝底及減弱機具擺動的作用；

2、本發明采用左右對稱分布的兩個液壓地輪調節結構，實現限深地輪的液壓調節，取代原有人工調節限深深度的方法，保證了免耕播種機開溝深度的一致性要求；

3、本發明采用電控液壓閉環控制方式，實現在各種作業環境下開溝深度的動態調控，具有響應快、精度高、操作方便等優點。

附圖說明

圖1為本發明用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置的立體結構示意圖；

圖2為圖1中第一液壓地輪調節機構的結構示意圖；

圖3為圖1中機架離地高度測量裝置的結構示意圖；

圖4為圖1中溝深測量裝置的結構示意圖；

圖5為圖1中地輪高度調節裝置的示意圖；

圖6為圖1中深度調節控制器的示意圖。

圖中各部件標號如下：

機架1(其中：左橫梁11、右橫梁12、后部安裝座13、u型座14、橫桿15、后表面16)、第一液壓地輪調節機構2(其中：第一液壓油缸21、第一油口21a、第五油口21b、液壓桿22、限深地輪23、限位銷24、限位卡環25、固定座26)、第二液壓地輪調節機構3(其中：第二液壓油缸31、第三油口31a、第六油口31b)、機架離地高度測量裝置4(其中：第一四邊形框架41、第一測量地輪42、第一位移傳感器43、第一u型卡44)、溝深測量裝置5(其中：第二四邊形框架51、第二測量地輪52、第二位移傳感器53、第二u型卡54、u型座55)、地輪高度調節裝置6(其中：拖拉機液壓油泵61、第一三通62、電磁換向閥63、節流閥64、第二三通65、溢流閥66、分流集流閥67、回油箱68)、深度調節控制器7(其中：顯示模塊71、供電模塊72、控制模塊73、按鍵模塊74、繼電器模塊75)、后開溝刀盤8、連桿9。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1所示的用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置，包括機架1、安裝在機架1左橫梁11的第一液壓地輪調節機構2、安裝在機架1右橫梁12的第二液壓地輪調節機構3、安裝在機架1后部安裝座13后表面16底部上且軸向旋轉的后開溝刀盤8、安裝在后部安裝座13上且位于后開溝刀盤8正后方的溝深測量裝置5、安裝在后部安裝座13側面(即位于溝深測量裝置5的側面)的機架離地高度測量裝置4及深度調節控制器7，以及用于調節第一液壓地輪調節機構2和第二液壓地輪調節機構3高度的地輪高度調節裝置6，其中，第一液壓地輪調節機構2與第二液壓地輪調節機構3的結構相同，且對稱的布置在機架1的左右兩側。本實施例中，后部安裝座13位于機架1后部的中間位置處，溝深測量裝置5的中心對稱面與后開溝刀盤8旋轉中心所在的垂直軸向面在同一個豎直平面內，并且溝深測量裝置5與機架離地高度測量裝置4安裝在同一水平高度。

機架離地高度測量裝置4及溝深測量裝置5共同完成機具開溝深度的精確測量，深度調節控制器7通過收集機架離地高度測量裝置4和溝深測量裝置5的實時測量數據，并對實時測量數據進行處理，獲得當前開溝深度數據，向地輪高度調節裝置6發送控制指令，地輪高度調節裝置6根據接收到的控制指令提供液壓動力并對第一液壓地輪調節機構2和第二液壓地輪調節機構3進行高度調控。

如圖2所示，第一液壓地輪調節機構2包括第一液壓油缸21、固定座26、限深地輪23、限位卡環25及限位銷24；第一液壓油缸21通過銷軸懸掛在機架1的左橫梁11上，固定座26與限深地輪23的側面固定連接，第一液壓油缸21的液壓桿22底部固定在固定座26上，限位銷24穿過限位卡環25的限位孔直至限位銷24的底部固定在固定座26上，而限位卡環25的頂部焊接在機架1的左橫梁11上，并且保證限位銷24與第一液壓油缸21并排平行布置；第二液壓地輪調節機構3與第一液壓地輪調節機構1的結構相同，在此不再贅述。液壓桿22通過固定座26與限深地輪23固接，防止限深地輪23軸向轉動；限位卡環25與機架1固接，防止了在行走過程中由于液壓桿22相對于第一液壓油缸21轉動而導致限深地輪23發生偏轉。

結合圖5所示，地輪高度調節裝置6包括與拖拉機液壓油泵61相連的第一三通62、與第一三通62相連的電磁換向閥63、通過溢流閥66與第一三通62相連的回油箱68、與電磁換向閥63第一出口相連的分流集流閥67及與電磁換向閥63第二出口相連的第二三通65；第一液壓地輪調節機構2的第一液壓油缸21的第一油口21a與分流集流閥67的第二油口路相連，第二液壓地輪調節機構3的第二液壓油缸31的第三油口31a與分流集流閥67的第四油口路相連，第一液壓地輪調節機構2的第一液壓油缸21第五油口21b和第二液壓地輪調節機構3的第二液壓油缸31第六油口31b均與第二三通65相連，且第二三通65與電磁換向閥63之間設置有節流閥64，從而形成閉合油路。通過采用拖拉機自帶液壓系統為本發明提供液壓動力，有效提高本發明在各拖拉機上的適應性。

如圖3所示，機架離地高度測量裝置4包括由四連桿鉸接圍合形成的第一四邊形框架41、安裝在第一四邊形框架41中第一根連桿9底端的第一測量地輪42、安裝在第一四邊形框架41中第二根連桿9頂端的第一u型卡44及鉸接在第一四邊形框架41對角線上的第一位移傳感器43，且安裝第一測量地輪42的連桿9與安裝第一u型卡44的連桿9呈平行布置(即第一測量地輪42與第一u型卡44不在第一四邊形框架41的同一側)，機架離地高度測量裝置4通過第一u型卡44安裝在機架1后部安裝座13側面橫桿15上。機架離地高度測量裝置4的安裝位置要保證第一測量地輪42經過尚未覆土的地表，從而保證測量高度的準確性。

如圖4所示，溝深測量裝置5包括由四連桿鉸接圍合形成的第二四邊形框架51、安裝在第二四邊形框架51中第一根連桿9底端的u型座55、安裝在第二四邊形框架51中第二根連桿9頂端的第二u型卡54及鉸接在第二四邊形框架51對角線上的第二位移傳感器53，以及可轉動地安裝在u型座55內的第二測量地輪52，且安裝第二測量地輪52的連桿9與安裝第二u型卡54的連桿9呈平行布置(即第二測量地輪52與第二u型卡54不在第二四邊形框架51的同一側)，溝深測量裝置5通過第二u型卡54安裝在機架1后部安裝座13后表面16的u型座14上。本實施例中，第二測量地輪52的外周緣面為球面，且球面半徑為140～160mm，優選為150mm，與后開溝刀盤8回轉半徑相同；同時，溝深測量裝置5與機架離地高度測量裝置4安裝在同一水平高度，即橫桿15的頂面與u型座14的頂面在同一水平面上，保證測量的準確性。通過將第二測量地輪52的球面半徑設計成與后開溝刀盤8的回轉半徑相同的方法，使第二測量地輪52能夠更好地落入溝底，并為免耕播種機作業時提供一定的導向作用，提高溝深測量準確度的同時，減弱機具作業過程中的左右擺動現象。

如圖6所示，深度調節控制器7包括控制模塊73及給控制模塊73供電的供電模塊72，以及均與控制模塊73電連的繼電器模塊75、按鍵模塊74和顯示模塊71；按鍵模塊74用于設定參數，顯示模塊71用于顯示溝深等參數，繼電器模塊75與電磁換向閥63相連。深度調節控制器7通過解算出的實時開溝深度數值與設定的開溝深度閾值進行比較，確定當前開溝深度是否達到標準，并將控制指令發送到地輪高度調節裝置6，實現開溝深度的實時調控。因此，深度調節控制器7通過獲取機架離地高度測量裝置4和溝深測量裝置5測得的高度參數差值確定實際開溝深度，從而避免因機具下陷或作業速度不同而導致的高度測量誤差，提高溝深實時測量精度。

本實施例中，第一四邊形框架41和第二四邊形框架51結構完全相同，第一位移傳感器43和第二位移傳感器53采用同種型號，從而保證在第一位移傳感器43和第二位移傳感器53采集的位移數值相同時，第一四邊形框架41和第二四邊形框架51具有相同的變形量。

本發明能夠適應復雜作業工況下開溝深度精確測量的原理如下：本發明設置機架離地高度測量裝置4及溝深測量裝置5組合測量后置開溝免耕播種機的開溝深度，作業過程中當田塊地表潮濕導致機具下陷時，由于機架離地高度測量裝置4整體結構輕，因此第一測量地輪42的下陷量可以忽略不計，此時測得的開畦溝深度變化由機具下陷引起，導致開畦溝深度比設定的深度大，通過第一液壓地輪調節機構2和第二液壓地輪調節機構3進行深度調節后，使開畦溝深度達到設定畦溝深度范圍；當機具下陷量減小時，機架離地高度測量裝置4及溝深測量裝置5測得開畦溝深度數值減小，此時需要使第一液壓地輪調節機構2和第二液壓地輪調節機構3進行調控，從而使開畦溝深度重新滿足設定要求。機具在不同作業速度下工作時，由于不同作業速度導致入后開溝刀盤8的土深度不一致，通過機架離地高度測量裝置4及溝深測量裝置5組合測量同樣可以測出對應作業速度下的開畦溝深度數值，從而為深度調節控制器7的決策輸出提供數據支持。

本發明的工作原理如下：在調整好機具機械參數之后，首先通過按鍵模塊74和顯示模塊71設定開溝深度閾值，機具啟動后，控制模塊73不斷收集第一位移傳感器43和第二位移傳感器53測得的位移數據，經過解算處理，換算成機架離地高度測量數值和機架離溝底深度測量數值，將機架離溝底深度測量數值減去機架離地高度測量數值就是地表與溝底的高度差，然后將高度差與設定的開溝深度閾值進行比較，若高度差小于設定的開溝深度閾值的范圍，則控制模塊73發送下降指令給地輪高度調節裝置6，使第一液壓地輪調節機構2和第二液壓地輪調節機構3中的液壓桿帶動限深地輪同時縮短，使機架高度下降，從而增大開溝的高度差；若高度差大于設定的開溝深度閾值的范圍，則控制液壓桿伸長，從而減小開溝的高度差；若高度差在設定的開溝深度閾值的范圍內，則不執行高度調節動作。通過以上方式完成后置開溝免耕播種機的開溝深度動態調節，實現開溝深度的一致性和穩定性要求。

綜上所述，本發明的用于后置開溝免耕播種機的開溝深度調節裝置，通過設計機架離地高度測量裝置和溝深測量裝置，分別對免耕播種機機架上某一平面距地面的垂直高度和距開出畦溝的溝底高度進行測量，從而確定開出畦溝的精確溝深，實現機具在作業過程中下陷、作業速度不一致等情況下開溝深度的精確測量；采用電控液壓閉環控制方式，對兩個液壓地輪調節機構進行限深控制，實現在各種作業環境下開溝深度的動態調控，從而取代原有人工調節限深深度的諸多弊端，保證了免耕播種機開溝深度的一致性要求；本發明從實際生產問題和生產需求出發，為需要進行限深控制的農業作業機具提供一種高效、便捷、精確的限深調節系統，具有實際應用價值。