技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于油菜聯(lián)合
收獲機(jī)雙豎切割裝置設(shè)計及控制領(lǐng)域，具體涉及一種油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置。
背景技術(shù)
[0002] 由于油菜植株下部莖稈粗壯且堅韌，不易切割；油菜株體上部
角果層直徑大于株距和行距，且分枝較多，縱橫交錯相互牽扯，若強(qiáng)行拉開極易造成落粒損失；油菜各個部位的果莢成熟很不一致，待完全成熟，成熟的果莢在受到
撥禾輪彈齒的撥動、牽拉梳刷后極容易開裂，造成落粒損失。油菜豎
切割器將收割區(qū)與待割區(qū)的分枝切斷，達(dá)到分禾的目的，解決了由于油菜分枝相互牽連而造成收割過程中的炸莢損失。
[0003] 目前市場上油菜聯(lián)合收獲機(jī)工作時只被動依靠機(jī)手來調(diào)整機(jī)器的前進(jìn)速度來適應(yīng)割刀切割頻率等豎切割分禾裝置參數(shù)，這不僅增大了機(jī)手的工作負(fù)擔(dān)，還不能夠保證豎切割分禾裝置在最佳的工作參數(shù)下工作，這都增加了豎切割分禾裝置損失和功率消耗。若能研發(fā)一種能夠根據(jù)聯(lián)合收獲機(jī)行走速度不斷對豎切割分禾裝置各工作部件工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的裝置，將能夠解決油菜聯(lián)合收獲機(jī)切割與行走不配套的問題，滿足市場需求，具有廣闊應(yīng)用前景。
[0004] 國內(nèi)已研制成功的油菜聯(lián)合收獲機(jī)有?4LYZ-2?型、五山牌?4LZY-1.5?型、湖州-2000?型以及對桂聯(lián)型背負(fù)式全喂入聯(lián)合收獲機(jī)加以改進(jìn),?用于收獲油菜等;此外,?新疆聯(lián)合收獲機(jī)廠、上海向明機(jī)械廠、福田雷沃國際重工股份有限公司等聯(lián)合收獲機(jī)生產(chǎn)企業(yè),?也先后利用自己的產(chǎn)品加以改進(jìn)兼收油菜。但這些機(jī)型大多是在稻麥聯(lián)合收獲機(jī)
基礎(chǔ)上改裝設(shè)計而成,?而油菜農(nóng)藝形態(tài)參數(shù)和物理、
力學(xué)特性與
水稻、小麥有很大區(qū)別:如
油菜籽粒被包裹在油菜莢殼里面,?水稻和小麥?zhǔn)侵苯由L在穗頭上的;移栽油菜成熟不一致,?成熟角果易炸莢形成損失;油菜的植株蔓枝牽連,?高低穗相差顯著一般可達(dá)?400?mm?;油菜草谷比為?2.5?～?5?,而小麥僅0.6?～?1.2?,?水稻為1.0?～?2.4?。
[0005] ?引進(jìn)的德國HEGE-160?型油菜聯(lián)合收獲機(jī)大量應(yīng)用電、液技術(shù),?液壓控制行走機(jī)構(gòu)及工作部件,脫粒滾筒、撥禾輪可無級變速,?螺旋輸送器、輸送部件可實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn),?側(cè)面配置了2?把割刀,?割臺加長,可用于收獲油菜、小麥、玉米等作物,?但整機(jī)過于復(fù)雜,?濕地作業(yè)時動力不足,?作業(yè)性能一般,?且價格昂貴,?難以大量引進(jìn)。因此,?必須從油菜自身的特性出發(fā),?考慮我國現(xiàn)有國情,?進(jìn)行重新設(shè)計,?才能滿足我國油菜機(jī)械化收獲的要求。
[0006] 應(yīng)用本
專利技術(shù)的雙豎切割分合裝置能根據(jù)作業(yè)過程中的機(jī)器速度自動調(diào)整切割頻率，在減少漏割區(qū)、重割區(qū)的同時，減少
機(jī)架上與主割刀的共振，大大提高了整機(jī)的無故障工作時間。另外，本專利提出的油菜聯(lián)合收獲機(jī)雙豎切割裝置的控制方法可借鑒于主割刀設(shè)計和控制中，將在很大程度上推動我國收獲機(jī)械行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，為我國糧食安全提供理論、技術(shù)和裝備保障。實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種能夠根據(jù)作業(yè)過程中
聯(lián)合收割機(jī)的行駛速度自動調(diào)整切割頻率，在減少漏割區(qū)、重割區(qū)的同時，減少機(jī)架上與主割刀的共振，大大提高整機(jī)無故障工作時間的油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置。
[0008] 本實用新型是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的，一種油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置，包括聯(lián)合收獲機(jī)，所述聯(lián)合收獲機(jī)的機(jī)架的兩側(cè)分別安裝有左豎切割器和右豎切割器，所述左豎切割器和所述右豎切割器均由步進(jìn)
電機(jī)提供工作動力，
控制器的輸入端連接有
觸摸屏和速度雷達(dá)，控制器的輸出端分別與所述左豎切割器和所述右豎切割器上的步進(jìn)電機(jī)相連。
[0009] 上述方案中，還包括電控
手柄和與所述電控手柄相連的單雙邊切換
開關(guān)，所述單雙邊切換開關(guān)與所述左豎切割器和所述右豎切割器上的步進(jìn)電機(jī)的的電源線相連。
[0010] 上述方案中，所述左豎切割器和所述右豎切割器的結(jié)構(gòu)相同，均包括步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的
輸出軸上安裝有
曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)輸出端通過
鉚接板與豎割刀固定方管連接，所述豎割刀固定方管上分布有若干豎割刀。
[0011] 上述方案中，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括曲柄和
螺紋桿，所述曲柄安裝在所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，所述螺紋桿的兩端安裝分別安裝有關(guān)節(jié)
軸承I和關(guān)節(jié)軸承II，所述關(guān)節(jié)軸承I?安裝在曲柄的輸出端，所述關(guān)節(jié)軸承II安裝在所述鉚接板上。
[0012] 上述方案中，所述螺紋桿上還安裝有圓
螺母。
[0013] 本實用新型還提供一種油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟，步驟一：機(jī)手操作電控手柄，決定哪一側(cè)的豎切割器工作或是同時工作；步驟二：機(jī)手根據(jù)實際情況，從觸摸屏上輸入切割器動刀尺寸信息、
植物成熟度信息、株距信息和植物
姿態(tài)信息，控制器根據(jù)內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)參考模型，自動匹配合適的速度-切割頻率擬合曲線；步驟三：機(jī)手駕駛聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行作業(yè)，速度雷達(dá)采集聯(lián)合收獲機(jī)的速度
信號并輸入到控制器中；步驟四：控制器根據(jù)步驟二選擇的速度-切割頻率擬合曲線，計算出實時速度下左豎切割器或右豎切割器所需要的切割頻率，然后輸出相應(yīng)的脈沖到左豎切割器或右豎切割器上的步進(jìn)電機(jī)，從而實現(xiàn)對油菜聯(lián)合收獲機(jī)雙豎切割頻率的控制。
[0014] 上述方案中，所述步驟二中，左豎切割器或所述右豎切割器上切割器動刀尺寸為50mm或76.2mm或90mm。
[0015] 上述方案中，所述步驟二中，植物成熟度信息為半熟或七分熟或成熟或過熟。
[0016] 本實用新型的有益效果：1.?可以輸入割刀尺寸、作物成熟情況到可編程控制器PLC，選擇相應(yīng)控制策略。2.?在選擇好控制策略后，根據(jù)收割機(jī)機(jī)器速度變化，及時調(diào)節(jié)豎切割器的
驅(qū)動電機(jī)，減少重割區(qū)和漏割區(qū)，提高收獲油菜部分的收獲效率和收獲性能。3.可以根據(jù)需要選擇哪一側(cè)豎割刀工作，或者兩側(cè)同時工作。4.?采用了直接傳動的方式，與主割刀非同一動力源，可以減少與主割刀引起的機(jī)架共振。5.?傳動上采用的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，連桿長度可調(diào)，方便不同行程的割刀使用。
附圖說明
[0017] 圖1是油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置工作原理
框圖。
[0018] 圖2是油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置控制方法
流程圖。
[0019] 圖3是76.2mm割刀下，速度-切割頻率擬合曲線。
[0020] 圖4是左豎切割器左視圖。
[0021] 圖5是曲柄連桿機(jī)構(gòu)主視圖。
[0022] 圖中：1.觸摸屏，2.速度雷達(dá)，3.控制器，4.電控手柄，5.單雙邊切換開關(guān)，6.右豎切割器，7.左豎切割器，；701.電機(jī)固定架?，702.步進(jìn)電機(jī)，703.曲柄連桿機(jī)構(gòu)，704.鉚接板，705.豎割刀，706.豎割刀固定方管；703-1曲柄，703-2關(guān)節(jié)軸承I，703-3螺紋桿，703-4.關(guān)節(jié)軸承II，703-5.圓螺母。
具體實施方式
[0023] 下面結(jié)合附圖以及具體
實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但本實用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0024] 如圖1所示，油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置由觸摸屏?1?、速度雷達(dá)?2?、控制器?3?、單雙邊切換開關(guān)?5?、電控手柄?4?、左豎切割器?7?、右豎切割器?6?組成。所述控制器?3?的輸入端與觸摸屏?1?相連，操作手在觸摸屏?1?輸入關(guān)于刀片和收割作物狀態(tài)等信息；所述控制器?3?同時接收安裝在收割機(jī)上的速度雷達(dá)?2?信號，計算得到對應(yīng)的切割頻率信號發(fā)送給左豎切割器?7?和右豎切割器?6?步進(jìn)電機(jī)的控制端口；電控手柄?4?用于控制單雙邊切換開關(guān)?5?，實現(xiàn)某一側(cè)或者雙側(cè)同時切割；單雙邊切換開關(guān)?5?與左豎切割器?7?和右豎切割器?6?步進(jìn)電機(jī)的電源線相連，可以控制兩者的供電。所述速度雷達(dá)?2?由安裝于收割機(jī)
履帶驅(qū)動輪上的霍爾轉(zhuǎn)速
傳感器組成。
[0025] 如圖2所示，一種油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制裝置的控制方法，包括以下步驟：步驟一：機(jī)手使用電控手柄?4?來決定，哪一側(cè)的豎切割器工作或是同時工作。步驟二：機(jī)手根據(jù)實際情況，從觸摸屏?1?上輸入切割器動刀尺寸?50mm/76.2mm/90mm)；植物成熟度(半熟/7分熟/成熟/過熟?等作物姿態(tài)信息?？刂破?3?根據(jù)建立的參考模型，選擇合適的速度-切割頻率擬合曲線。步驟三：機(jī)手駕駛聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行作業(yè)，速度雷達(dá)?2?采集聯(lián)合收獲機(jī)的速度信號，同樣輸入到控制器?3?中。步驟四：控制器?3?根據(jù)步驟二選擇的速度-切割頻率擬合曲線，計算出實時速度下豎切割裝置所需要的切割頻率，然后輸出相應(yīng)的脈沖到步進(jìn)電機(jī)，從而實現(xiàn)對聯(lián)合收獲機(jī)雙豎切割頻率的控制。
[0026] 優(yōu)選的，通過操縱電控手柄?4?，可以選擇某一側(cè)豎切割器是否工作。例如，在收獲機(jī)在油菜里開道時，可以讓左豎切割器?7?和右豎切割器?6?同時工作；而收獲機(jī)從田
塊左邊向前收獲時，可以切斷左豎切割器?7?供電，只讓右豎切割器?6?工作；從田塊右邊向前收獲時，同理，切斷右豎切割器?6?供電，只讓左豎切割器?7?工作。
[0027] 優(yōu)選的，所述觸摸屏?1?可輸入的信息有豎割刀刀片類型、成熟度、株距、姿態(tài)等作物信息，控制器?3?根據(jù)建立的參考模型，選取對應(yīng)的速度-切割頻率擬合曲線。
[0028] 優(yōu)選的，為了便于專業(yè)化生產(chǎn)，切割器規(guī)格已標(biāo)準(zhǔn)化，動刀片寬度為50mm，76.2mm，90mm等。用戶可根據(jù)實際情況選擇輸入到觸摸屏。
[0029] 優(yōu)選的，由于植物，特別是油菜，成熟前后和株距疏密不同收獲的炸莢損失有很大差異，所以需要操作者輸入成熟度、株距、姿態(tài)等作物信息，按實際情況調(diào)整收割頻率。
[0030] 優(yōu)選的，建立擬合曲線
數(shù)據(jù)庫的步驟為：先輸入
指定割刀參數(shù)，利用Matlab模擬出此種割刀的收割圖，然后計算出漏割區(qū)和重割區(qū)的面積，接著用兩種面積不同的權(quán)重和模擬成熟度、株距、姿態(tài)等作物信息，最后變換切割頻率，找到各個速度下最佳切割頻率，擬合出給定割刀下，與現(xiàn)場作物情況匹配的曲線。
[0031] 本實施例下，建立擬合曲線數(shù)據(jù)庫的步驟為：先輸入指定割刀參數(shù)，利用Matlab模擬出此種割刀的收割圖，然后計算出漏割區(qū)和重割區(qū)的面積，接著用兩種面積不同的權(quán)重和模擬成熟度、株距、姿態(tài)等作物信息，最后變換切割頻率，找到各個速度下最佳切割頻率，擬合出給定割刀下，與現(xiàn)場作物情況匹配的曲線。
[0032] 本實施例下，控制裝置以西
門子S7-1200PLC為核心搭建的控制系統(tǒng)
硬件平臺，在TIA?Portal?
操作系統(tǒng)上以梯形圖為編譯語言設(shè)計的油菜豎切割分禾裝置切割頻率控制系統(tǒng)。
[0033] 如圖3所示，本實施例下采用76,2mm割刀，其在半熟/7分熟/成熟/過熟下收割，各自不同的速度-切割頻率擬合曲線。
[0034] 如圖4所示，豎切割器包括左豎切割器?7?和右豎切割器?6?傳動結(jié)構(gòu)相同，這里以左豎切割器?7?為例，包括電機(jī)固定架?701?，步進(jìn)電機(jī)?702?，曲柄連桿機(jī)構(gòu)?703?，鉚接板?704?，豎割刀?705?，豎割刀固定方管?706?；電機(jī)固定架?701?安裝在機(jī)架左側(cè)，步進(jìn)電機(jī)?
702?安裝在電機(jī)固定架?701?上，用曲柄連桿機(jī)構(gòu)?703?將步進(jìn)電機(jī)?702?的伸出軸和鉚接板?704?相連，鉚接板?704?與豎割刀?705?動刀鉚接，豎割刀?705?安裝在豎割刀固定方管?
706?上，豎割刀固定方管?706?安裝在機(jī)架上。在機(jī)手使用電控手柄?4?給
選定步進(jìn)電機(jī)?
702?通電后，步進(jìn)電機(jī)?702?在控制器?3?給的脈沖頻率下輸出轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而推動左豎切割器?
7?中的動刀，實現(xiàn)切割頻率的調(diào)節(jié)。
[0035] 如圖5所示，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)?703?由曲柄?703-1?，?關(guān)節(jié)軸承I?703-2?，螺紋桿?703-3?，?關(guān)節(jié)軸承II?703-4?組成。步進(jìn)電機(jī)?702?伸出軸與曲柄?703-1?
焊接，曲柄?703-1?輸出端固定安裝有關(guān)節(jié)軸承I?703-2?，螺紋桿?703-3?一端連接關(guān)節(jié)軸承I?703-2?，另一端連接關(guān)節(jié)軸承II?703-4?，?關(guān)節(jié)軸承II?703-4?通過鉚接板?704固定在豎割刀固定方管706上上，豎割刀固定方管706上分布有若干豎割刀705。優(yōu)選的，連桿長度可根據(jù)割刀行程需要變化。螺紋桿兩端的關(guān)節(jié)軸承I?703-2?和?關(guān)節(jié)軸承II?703-4?，可通過旋進(jìn)旋出的方式，改變連桿長度；在確定長度后，可在螺紋桿中間旋進(jìn)圓螺母703-5，來固定連桿長度。
[0036] 所述實施例為本實用新型的優(yōu)選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
