一种辅助定位系统及仿形割台

发明涉及一种辅助定位系统及仿形割台，属于农业机械。

背景技术：

1、苜蓿被认为是世界上最主要的饲草作物，苜蓿饲草料是牛、羊饲草的优质饲料源，自走式苜蓿收获机是用于苜蓿饲料机械化收获中重要的高端农机设备之一。随着对畜牧业发展越来越重视，苜蓿产业的发展迎来了历史性的发展机遇，自走式苜蓿收获机将迎来广阔的发展前景。仿形系统对于收获机的正常工作至关重要，生产厂商对仿形系统的研究主要在机械结构上，存在仿形效果不佳、效率低、能耗高、对地面适应性差等问题。

2、因此研发自走式苜蓿收获机可有效缓解近年来苜蓿种植产业迅速发展同收获机械短缺之间的矛盾，而割台仿形作为苜蓿收获机作业过程中的重要功能，与收获效率和饲料质量关系密切。四连杆机构是前悬挂式割草机通常采用的一种悬挂机构，能实现切割部件在竖直范围内的自由转动。现有割台仿形多通过四连杆机构实现，辅助以机械弹簧进行被动控制，利用机械弹簧为割台提供额外支承力，从而保证割台仿形效果。现有收获机械割台存在仿形后复位慢、前进阻力大、能耗较高等问题，且留茬较高。因此本发明通过设计一种辅助定位系统及其仿形割台，在连杆式仿形机构基础上设置辅助定位系统，可保证对割台工作高度的定位，利于割台仿形。割刀角度自适应调节装置，可保证在起伏路面上割刀切割高度的一致性。楔形加波浪形滑掌可减少割台前进时所受压土阻力及滑动阻力，从而降低整机能耗，提高作业效率。

技术实现思路

1、针对上述提到的问题，本发明提出一种辅助定位系统及仿形割台，本发明结构简单、工作可靠、经济节约、成本低，在割台工作过程中，仿形性能良好、留茬高度低、割茬高度均匀性好、能耗低、对土壤植被破坏性小，可防止割刀触土，能快速响应地形起伏变化，可根据作业条件准确、有效地调整刀盘倾角，解决了苜蓿饲草料收获过程中留茬过高、茬高不均、割刀入土、效率低、能耗高等问题。

2、为了达到上述目的，本发明技术方案是：本发明提供一种辅助定位系统及仿形割台，包括连杆式仿形装置ⅰ、浮动拉簧调节装置ⅱ、辅助定位系统ⅲ、割刀角度自适应调节装置ⅳ、减阻滑掌装置ⅴ；

3、所述连杆式仿形装置ⅰ用于当收获机在不平地面上工作时对割台26工作高度及切割效果进行调节；所述浮动拉簧调节装置ⅱ用于减小割台26对地压力；所述辅助定位系统ⅲ用于调节割台26升降及实现割台26辅助定位；所述割刀角度自适应调节装置ⅳ用于保证割台对地夹角的稳定性；所述减阻滑掌装置ⅴ用于减小收获机作业时受到的前进阻力。

4、作为本发明的进一步方案，所述连杆式仿形装置ⅰ采用四连杆仿形装置，包括下铰接架1、主悬架2、上铰接架4、侧连架7、中央连架8、支撑梁9、液压马达11、液压马达支承座12、连杆万向联轴器13、后铰固定座14、支座固定板15、支承侧板16；所述侧连架7、中央悬架8焊接在支撑梁9上；所述下铰接架1、上铰接架4通过铆钉分别与侧连架7、中央连架8铰接；下铰接架1、上铰接架4还均分别与主悬架2铰接；所述液压马达支承座12焊接在主悬架2上，座上开有通孔，座边均布有四个液压马达支承座安装孔，液压马达支承座安装孔将液压马达11联接在液压马达支承座12上，所述连杆万向联轴器13联接在液压马达动力输出轴上，液压马达11通过连杆万向联轴器13、上割台传动轴与换向齿轮箱向割台输出动力；所述后铰固定座14焊接在主悬架2上，座边均布有四个安装孔，通过安装孔将支座固定板15固定在后铰固定座14上；所述支座固定板15座上开有通孔；所述支承侧板16安装在主悬架2上；

5、作为本发明的进一步方案，所述浮动拉簧调节装置ⅱ包括浮动拉簧3、导向轴5、杆端关节轴承6、吊环螺钉10；所述杆端关节轴承6轴承端通过销轴与侧连架7铰接，螺纹端与导向轴5后端螺纹连接；所述导向轴5主体为中通薄壁管，两轴端开有与杆端关节轴承6螺纹端、吊环螺钉10螺纹端对应内螺纹孔，导向轴5前端与吊环螺钉10螺纹连接，通过布置防松螺母防止连接松动，通过调节吊环螺钉10与导向轴5旋接长度，改变浮动拉簧3工作长度，调整割台26受到的地面支承力；所述吊环螺钉10前后端分别设有吊环和螺纹杆；所述浮动拉簧3后端与吊环挂接，前端挂接在下铰接架1挂耳处销轴上；双作用液压缸两端与上铰接架4和中央连架8铰接，双作用液压缸27收缩，割台进入工作状态，浮动拉簧3在割台重力的作用下拉伸，此时浮动拉簧3对割台26产生斜向上拉力，可减轻减阻滑掌所受地面支承力，提高割台26在不平路面上仿形能力，减轻减阻滑掌下表面对土壤结构、地表植被破坏，减小割台26前进时所受到地面滑动阻力，减少发动机油耗，提高发动机效率。

6、作为本发明的进一步方案，所述辅助定位系统ⅲ包括双作用液压缸31、蓄能器一29、蓄能器二32、单向阀一28、节流阀一44、减压阀一43、溢流阀一42、单向阀二34、单向阀三33、节流阀二37、减压阀二37、溢流阀二36、二位二通电磁换向阀38、三位四通电磁换向阀41、主溢流阀39、液压油表30、液压泵40；所述双作用液压缸31为单杆液压缸，双作用液压缸31无杆腔与液压油表30、蓄能器一29、单向阀一28出油口连接，单向阀一28进油口连接至节流阀一44出油口，节流阀一44进油口连接至减压阀一43出油口，减压阀一43进油口连接至三位四通换向阀41工作油口a上，溢流阀一42进油口连接至单向阀一28出油口，溢流阀一42出油口连接至三位四通电磁换向阀41工作油口a上；节流阀一44出油口连接至减压阀一43先导油路上，构成流量控制油路一，溢流阀一42为低压溢流阀；

7、所述双作用液压缸31出油口与蓄能器二32、单向阀二33进油口、单向阀三34出油口，溢流阀二36进油口相连，单向阀三34进油口连接至节流阀35出油口，节流阀35出油口连接至减压阀二37出油口，减压阀二37进油口连接至三位四通电磁换向阀41工作油口b上，单向阀二33出油口连接至三位四通电磁换向阀41工作油口b上，节流阀二35出油口连接至减压阀二37先导油路上，构成流量控制油路二，溢流阀二36为高压溢流阀；

8、所述三位四通电磁换向阀41进油口p与液压泵40出油口、主溢流阀39进油口连接，三位四通电磁换向阀41回油口t、两位两通电磁换向阀38进油口、主溢流阀39出油口连接至油箱。

9、三位四通电磁换向阀处于左位，液压泵向双作用液压缸无杆腔输入油液，液压杆向外伸出，推动割台割台上升。当割台提升到目标位置时，三位四通电磁阀处于中位，割台稳定在目标高度。

10、三位四通电磁换向阀处于右位，液压泵经减压阀向双作用液压缸有杆腔输入油液，液压缸收缩，拉动割台下降。当割台触地达到工作高度时，三位四通电磁换向阀处于中位，双作用液压缸同蓄能器一、蓄能器二构成封闭油路。

11、当割草机作业遇到凸起的缓坡时，由于减阻滑掌始终与地面保持接触，故四连杆仿形机构在地面支持力的作用下向上运动，双作用液压缸拉伸，蓄能器二吸收有杆腔释放的油液，当割台完成仿形动作后，又依靠蓄能器内的空气压力将油液挤压至双作用液压缸有杆腔，使得割台实现仿形动作后的回位；当割草机作业遇到凹陷的缓坡时，四连杆仿形机构在割台重力的作用下压缩双作用液压缸，此时蓄能器一吸收有杆腔释放的油液，越过凹陷时，地面支承力使割台上升，完成回位。

12、作为本发明的进一步方案，所述割刀角度自适应调节装置ⅳ包括滑掌悬架17、限位套筒18、浮动压簧19、活动滑块20、滑掌支架21；所述滑掌悬架17后端设有支撑板、支承侧板，焊接在连杆式仿形装置ⅰ的支承侧板16上；滑掌悬架17前端设有铰接支承架，活动滑块20通过铆钉与滑掌悬架17铰接；限位套筒18焊接在滑掌悬架17上端，限位套筒18套接在活动滑块20的杆件结构上；浮动压簧19两端分别固连在活动滑块20和限位套筒18上；

13、在割台26执行仿形动作时，若刀盘与地面夹角偏离设定角度，割台26可同滑掌一起绕滑掌悬架17进行旋转运动，使刀盘上刀片与地面夹角回调至设定值，从而可防止割刀入土，及保证留茬高度一致性。

14、作为本发明的进一步方案，所述减阻滑掌装置ⅴ包括后固定架22、波浪形板23、楔形板24、上盖板25；所述后固定架22焊接在滑掌支架21下端，波浪型板23后端与后固定架22前端焊接，楔形板24后端与波浪形板23前端焊接，上盖板25前端与楔形板24前端焊接，上盖板25后端与割台26焊接。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明提供的一种辅助定位系统及仿形割台，在现有割草机收获装置的基础上，以连杆机构的运动规律为理论依据，采用数字仿真手段进行设计。基于蚯蚓在泥土中穿行的生物运动特性，设计波浪形滑掌，对现有平面型滑掌进行仿真优化。提供一种辅助定位系统，辅助割台完成仿形后的定位。

17、通过连杆式仿形机构将割台活动连接在收获机主体上，使得割台可在竖直平面内转动，当耕种地面较高则割台向上抬升，反之则下降；通过将液压马达与割台分离，降低了割台重量，减轻了对地表植被的破坏。

18、双作用液压缸收缩，割台进入工作状态，浮动拉簧在割台重力的作用下拉伸，此时浮动拉簧对割台产生斜向拉力，减轻滑掌受到的地面支持力，提高割台在不平路面上仿形能力，减轻滑掌下接触面对土壤结构及地表留茬的破坏，减小割台前进时受到的地面滑动摩擦阻力，减少发动机油耗。

19、割刀角度自适应调节装置可使割台带动割刀绕支承侧板旋转，割台上仿形时，割刀仰角变大，割台下仿形时，割刀仰角变小，保证割刀与地面所成角度的稳定性，防止割刀入土及保持切割高度一致性。

20、一体式波浪形滑掌可增加割台下表面触地面积，在相同条件下，减小地表所受压强，降低割台在土壤表面下陷深度，从而减小收获机作业时克服推土阻力做工，降低整体能耗。仿蚯蚓体表形态特征的波浪形滑掌结构，可降低仿形时滑掌与土体的接触面积，减小土体相对于滑掌运动产生的滑动阻力，同时波浪形滑掌会沿接触面法线方向对土壤施加周期性外力，使得土体产生微震，破坏土壤块状结构，防止土壤黏附，实现降阻。

21、本发明结构简单、工作可靠、经济节约、成本低，在割台工作过程中，仿形性能良好、留茬高度低、割茬高度均匀性好、能耗低、对土壤植被破坏性小，可防止割刀触土，能快速响应地形起伏变化，可根据作业条件准确、有效地调整刀盘倾角，解决了苜蓿饲草料收获过程中留茬过高、茬高不均、割刀入土、效率低、能耗高等问题；总体上节省了耗材、成本，为实现饲草料的高质高效收获提供了有利条件，大大降低了成本和作业时间，提高了效率，有良好的经济效益和社会效益，具有很广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种辅助定位系统及仿形割台，其特征在于：包括连杆式仿形装置(ⅰ)、浮动拉簧调节装置(ⅱ)、辅助定位系统(ⅲ)、割刀角度自适应调节装置(ⅳ)、减阻滑掌装置(ⅴ)；

2.根据权利要求1所述的辅助定位系统及仿形割台机构，其特征在于，所述连杆式仿形装置(ⅰ)采用四连杆仿形装置，包括下铰接架(1)、主悬架(2)、上铰接架(4)、侧连架(7)、中央连架(8)、支撑梁(9)、液压马达(11)、液压马达支承座(12)、连杆万向联轴器(13)、后铰固定座(14)、支座固定板(15)、支承侧板(16)；所述侧连架(7)、中央悬架(8)焊接在支撑梁(9)上；所述下铰接架(1)、上铰接架(4)通过铆钉分别与侧连架(7)、中央连架(8)铰接；下铰接架(1)、上铰接架(4)还均分别与主悬架(2)铰接；所述液压马达支承座(12)焊接在主悬架(2)上，座上开有通孔，座边均布有四个液压马达支承座安装孔，液压马达支承座安装孔将液压马达(11)联接在液压马达支承座(12)上，所述连杆万向联轴器(13)联接在液压马达动力输出轴上，液压马达(11)通过连杆万向联轴器(13)、上割台传动轴与换向齿轮箱向割台输出动力；所述后铰固定座(14)焊接在主悬架(2)上，座边均布有四个安装孔，通过安装孔将支座固定板(15)固定在后铰固定座(14)上；所述支座固定板(15)座上开有通孔；所述支承侧板(16)安装在主悬架(2)上。

3.根据权利要求1所述的辅助定位系统及仿形割台机构，其特征在于，所述浮动拉簧调节装置(ⅱ)包括浮动拉簧(3)、导向轴(5)、杆端关节轴承(6)、吊环螺钉(10)；所述杆端关节轴承(6)轴承端通过销轴与侧连架(7)铰接，螺纹端与导向轴(5)后端螺纹连接；所述导向轴(5)主体为中通薄壁管，两轴端开有与杆端关节轴承(6)螺纹端、吊环螺钉(10)螺纹端对应内螺纹孔，导向轴(5)前端与吊环螺钉(10)螺纹连接，通过布置防松螺母防止连接松动，通过调节吊环螺钉(10)与导向轴(5)旋接长度，改变浮动拉簧(3)工作长度，调整割台(26)受到的地面支承力；所述吊环螺钉(10)前后端分别设有吊环和螺纹杆；所述浮动拉簧(3)后端与吊环挂接，前端挂接在下铰接架(1)挂耳处销轴上；双作用液压缸两端与上铰接架(4)和中央连架(8)铰接，双作用液压缸(27)收缩，割台(26)进入工作状态，浮动拉簧(3)在割台重力的作用下拉伸，此时浮动拉簧(3)对割台(26)产生斜向上拉力，可减轻减阻滑掌所受地面支承力，提高割台(26)在不平路面上仿形能力，减轻减阻滑掌下表面对土壤结构、地表植被破坏，减小割台(26)前进时所受到地面滑动阻力，减少发动机油耗，提高发动机效率。

4.根据权利要求1所述的辅助定位系统及仿形割台机构，其特征在于，所述辅助定位系统(ⅲ)包括双作用液压缸(31)、蓄能器一(29)、蓄能器二(32)、单向阀一(28)、节流阀一(44)、减压阀一(43)、溢流阀一(42)、单向阀二(34)、单向阀三(33)、节流阀二(37)、减压阀二(37)、溢流阀二(36)、二位二通电磁换向阀(38)、三位四通电磁换向阀(41)、主溢流阀(39)、液压油表(30)、液压泵(40)；所述双作用液压缸(31)为单杆液压缸，双作用液压缸(31)无杆腔与液压油表(30)、蓄能器一(29)、单向阀一(28)出油口连接，单向阀一(28)进油口连接至节流阀一(44)出油口，节流阀一(44)进油口连接至减压阀一(43)出油口，减压阀一(43)进油口连接至三位四通换向阀(41)工作油口a上，溢流阀一(42)进油口连接至单向阀一(28)出油口，溢流阀一(42)出油口连接至三位四通电磁换向阀(41)工作油口a上；节流阀一(44)出油口连接至减压阀一(43)先导油路上，构成流量控制油路一，溢流阀一(42)为低压溢流阀；

5.根据权利要求1所述的液压辅助定位系统及其仿形割台，其特征在于，所述割刀角度自适应调节装置(ⅳ)包括滑掌悬架(17)、限位套筒(18)、浮动压簧(19)、活动滑块(20)、滑掌支架(21)；所述滑掌悬架(17)后端设有支撑板、支承侧板，焊接在连杆式仿形装置(ⅰ)的支承侧板(16)上；滑掌悬架(17)前端设有铰接支承架，活动滑块(20)通过铆钉与滑掌悬架(17)铰接；限位套筒(18)焊接在滑掌悬架(17)上端，限位套筒(18)套接在活动滑块(20)的杆件结构上；浮动压簧(19)两端分别固连在活动滑块(20)和限位套筒(18)上；

6.根据权利要求1所述的液压辅助定位系统及仿形割台，其特征在于，所述减阻滑掌装置(ⅴ)包括后固定架(22)、波浪形板(23)、楔形板(24)、上盖板(25)；所述后固定架(22)焊接在滑掌支架(21)下端，波浪型板(23)后端与后固定架(22)前端焊接，楔形板(24)后端与波浪形板(23)前端焊接，上盖板(25)前端与楔形板(24)前端焊接，上盖板(25)后端与割台(26)焊接。

技术总结
本发明提供一种辅助定位系统及仿形割台，属于农业机械技术领域，包括连杆式仿形装置、浮动拉簧调节装置、辅助定位系统、割刀角度自适应调节装置、减阻滑掌装置，本发明可实现割台对地面的自适应浮动仿形和自动定位，并具备割刀倾角自适应调节功能，可实现现有苜蓿收获机割台的对地仿形，解决了收获机工作时割刀入土、留茬不均、功率消耗大、饲料质量较差等问题，节约了成本。该连杆式仿形割台利用连杆机构的运动学特性，利于割台对地面随动仿形和定位，并减小前进阻力，可降低割茬高度、减少作物损失，保证割茬高度稳定性，并防止割刀触土，提高割草机对作业地形的适应性。

技术研发人员：惠云婷,李超然,王海翼,王德成,尤泳,纪中良,卢琦琦,李志豪,张学超,李建航
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5