本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

1、割臺作為聯(lián)合收獲機(jī)的關(guān)鍵部件，在收獲時發(fā)揮著重要的作用，一般割臺工作時，根據(jù)地形起伏變化，需駕駛員實時調(diào)節(jié)割臺高度，勞動強(qiáng)度大、作業(yè)效率低。當(dāng)割臺高度調(diào)整過高時收獲不徹底，莖桿留茬高度較高，不利于下一茬作物的耕播，在青貯收獲時造成飼料浪費；割臺高度調(diào)整過低，容易造成割臺前端入土，影響割臺使用壽命。

2、當(dāng)前聯(lián)合收獲機(jī)割臺橫向仿形裝置，可以實現(xiàn)割臺隨農(nóng)田土壤地表起伏的橫向仿形，但仿形輪工作時無法快速觸地，存在一定延遲，滯后割臺下方的地形，導(dǎo)致割臺高度調(diào)控不準(zhǔn)確。

3、當(dāng)前聯(lián)合收獲機(jī)割臺自動仿形系統(tǒng)，掛接機(jī)構(gòu)能夠帶動割臺擺動，調(diào)節(jié)割臺橫向傾斜角度，雖能實現(xiàn)割臺橫向仿形，但掛接機(jī)構(gòu)通過掛接軸完成割臺橫向仿形，存在掛接軸與掛接板接觸面積小、承載能力弱等問題，導(dǎo)致割臺橫向仿形調(diào)控不穩(wěn)定。

4、當(dāng)前聯(lián)合收獲機(jī)割臺仿形控制方法，能夠借助控制模塊完成割臺隨著地表起伏仿形，但是因為仿形裝置的不同，仿形效果存在很大差異性，仿形過程復(fù)雜，處理傳感器測量數(shù)據(jù)過程復(fù)雜等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在針對現(xiàn)存技術(shù)的技術(shù)缺陷，提供一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置及控制方法，以解決常規(guī)的割臺仿形控制方法及裝置仿形輪延遲、滯后割臺下方的地形、掛接軸與掛接板接觸面積小、承載能力弱、割臺橫向仿形調(diào)控不穩(wěn)定等問題。

2、本發(fā)明目的是自動調(diào)節(jié)割臺橫向縱向仿形，提供一種掛接機(jī)構(gòu)，前、后掛接板均采用軸瓦連接，調(diào)控時割臺受力均勻、仿形穩(wěn)定；提供一種快速仿形回位的仿形輪，縮短延遲時間，解決實際調(diào)控時，仿形輪滯后割臺下方地形問題，提高仿形準(zhǔn)確性。

3、為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

4、一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置及控制方法，包括割臺、橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)、高度檢測裝置、掛接機(jī)構(gòu)、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)、角度檢測裝置。

5、掛接機(jī)構(gòu)包括前掛接板、后掛接板、上軸瓦、下軸瓦、上半軸、下半軸、銷軸、螺紋銷、軸承座。

6、割臺通過掛接機(jī)構(gòu)和喂入輥連接，掛接機(jī)構(gòu)上端設(shè)有三角凸棱，凸棱長度為400-450mm，用于與割臺三角凹槽掛接。

7、前掛接板上軸瓦和下軸瓦與后掛接板上半軸和下半軸均為面接觸，其中上軸瓦弧長為600-800mm，半徑為150-200mm，下軸瓦弧長為300-500mm，半徑為200-300mm；油溝分別開設(shè)在上軸瓦和下軸瓦兩側(cè)，呈對稱分布，油溝布置類型為周向，上半軸和下半軸繞著上軸瓦和下軸瓦擺動幅度為0°-7.5°；后掛接板與喂入輥通過軸承連接，軸承座焊接在后掛接板上，螺紋銷用于安裝仿形輪，與后掛接板的連接方式為焊接。

8、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括前銷軸座、液壓缸、后銷軸座、前銷軸和后銷軸；前銷軸座通過螺栓與后掛接板連接，后銷軸座通過螺栓與切碎裝置連接，螺栓孔與后掛接板中心線距離為250-300mm。

9、橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)安裝于掛接板下方，包括端部鉸支座、端部銷軸、中部鉸支座、中部銷軸、液壓缸；中部鉸支座通過螺栓與后掛接板連接，布置在中間板兩側(cè)，用于安裝中部銷軸，連接液壓缸，端部鉸支座通過螺栓與后掛接板連接，對稱布置兩側(cè)板上，用于安裝端部銷軸，連接液壓缸。

10、高度檢測裝置包括彈簧筒、伸縮桿、連接銷軸、仿形輪和位移傳感器；彈簧筒內(nèi)徑與彈簧外徑相等，配合方式為間隙配合，直徑均為50-55mm，彈簧筒的底面與后掛接板底面相切，伸縮桿自相切面到仿形輪幾何中心距離為?200-300mm，仿形輪外徑為180-185mm，輪邊緣倒圓角處理。

11、角度檢測裝置包括仿形板和角度傳感器，所述仿形板與割臺連接方式為鉸接，鉸接座通螺栓與割臺連接，鉸接座的數(shù)量為2個，布置在割臺兩側(cè)。

12、所述角度傳感器的數(shù)量為2個，通過螺紋連接將角度傳感器固定在仿形板鉸接處。

13、安裝在彈簧筒（31）的位移傳感器（35）測得第一離地高度為l1和第二離地高度為l2。

14、當(dāng)聯(lián)合收獲機(jī)左右車輪在不平的農(nóng)田作業(yè)時，一側(cè)伸縮桿（32）伸長，另外一側(cè)收縮，位移傳感器（35）將高度值輸送到控制模塊，控制模塊計算兩側(cè)高度差為?l，控制模塊根據(jù)高度差?l計算得到割臺需要旋轉(zhuǎn)角度值為β，并將割臺旋轉(zhuǎn)的角度值 β轉(zhuǎn)化為第一作用液壓缸（25）和第二作用液壓缸（26）伸縮值?z，控制模塊控制三位四通電磁換向比例閥二（77）得電，三位四通電磁換向比例閥二（77）將輸入的電流轉(zhuǎn)化為第一作用液壓缸（25）和第二作用液壓缸（26）位移輸出，從而控制第一作用液壓缸（25）和第二作用液壓缸（26）伸縮，伸縮值為?z，完成割臺橫向調(diào)節(jié)，實現(xiàn)割臺橫向柔性仿形。

15、安裝在割臺（1）的角度傳感器（62）測得仿形板（61）與地面的夾角γ，根據(jù)仿形板（61）與地面的夾角γ計算割臺離地高度h，根據(jù)割臺離地高度h得到第三作用液壓缸（55）的伸縮量m1，m2，控制模塊控制三位四通電磁換向比例閥一（76）得電，三位四通電磁換向比例閥一（76）將輸入的電流轉(zhuǎn)化為第三作用液壓缸（55）位移輸出，從而控制第三作用液壓缸（55）伸縮，伸縮值為，完成割臺縱向調(diào)節(jié)，實現(xiàn)割臺縱向柔性仿形。

16、本發(fā)明的有益效果集中體現(xiàn)在以下方面：

17、1、采用了軸瓦式連接方式的掛接機(jī)構(gòu)具有接觸面積大、承載能力強(qiáng)、割臺橫向仿形調(diào)控穩(wěn)定等優(yōu)點。

18、采用了彈簧筒式的柔性割臺仿形裝置，仿形輪與地面實時接觸，通過彈簧筒的作用，縮短割臺適應(yīng)地面起伏時間，解決仿形輪滯后割臺下方地形問題，提高仿形準(zhǔn)確性。

19、采用了較為簡便的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法，將傳感器測得的數(shù)值，通過幾何解析，最終可以將傳感器測得的位移量和角度量轉(zhuǎn)化為割臺橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)液壓缸伸縮值。

技術(shù)特征：

1.一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置，包括割臺（1）、橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)（2）、高度檢測裝置（3）、掛接機(jī)構(gòu)（4）、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）、角度檢測裝置（6），其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置，其特征在于，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)（5）包括前銷軸座（51）、后銷軸座（52）、前銷軸（53）、后銷軸（54）、第三作用液壓缸（55）；前銷軸座（51）通過螺栓與后掛接板（42）連接，后銷軸座（52）通過螺栓與切碎裝置（12）連接，螺栓孔與后掛接板（42）中心距離為250-300mm；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置，其特征在于，所述高度檢測裝置（3）包括彈簧筒（31）、伸縮桿（32）、連接銷軸（33）、仿形輪（34）、位移傳感器（35）；彈簧筒（31）內(nèi)徑與彈簧外徑相等，配合方式為間隙配合，彈簧筒（31）的底面與后掛接板（42）底面在同一水平面上，彈簧筒（31）底面到仿形輪（34）幾何中心距離為200-300mm，仿形輪（34）外徑為180-185mm，輪邊緣倒圓角處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置，其特征在于，所述角度檢測裝置（6）包括仿形板（61）、角度傳感器（62），所述仿形板（61）和割臺（1）連接方式為鉸接，鉸接座與割臺（1）通過螺栓連接，鉸接座的數(shù)量為2個，布置在割臺（1）兩側(cè)，與割臺（1）后垂直面距離為450-500mm；所述角度傳感器（62）的數(shù)量為2個，角度傳感器（62）通過螺紋連接固定在仿形板（61）鉸接處。

5.一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形控制方法，其特征在于，所述割臺柔性仿形控制方法用于控制權(quán)利要求1到4中任意一項所述的割臺柔性仿形裝置，所述方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺柔性仿形裝置及控制方法，包括掛接機(jī)構(gòu)、高度檢測裝置、角度檢測裝置、橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和割臺自動仿形裝置；掛接機(jī)構(gòu)包括前掛接板和后掛接板；高度檢測裝置包括仿形輪、彈簧筒、伸縮桿、位移傳感器和彈簧；采用三位四通電磁換向比例閥控制割臺自動仿形，實現(xiàn)割臺橫向和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)協(xié)同或單獨作業(yè)；所提供的柔性仿形裝置具備橫向和縱向仿形功能，能夠適應(yīng)農(nóng)田土壤的起伏，實現(xiàn)了割臺姿態(tài)的自動調(diào)節(jié)，提高了收獲效率和作業(yè)質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：姚艷春,褚夫乾,姜文娟,李西斌,耿端陽,李良,賈龍飛,孫偉杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2