用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置的制作方法

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置。

背景技术：

免耕播种是实现保护性耕作的重要手段。我国长江中下游地区土壤黏重板结，油菜免耕播种的技术难点主要体现在开沟覆土装置难以实现开沟深度一致性的作业要求，在遇到机具下陷或者机具作业速度不一致的情况时，机具开沟深度和覆土量均匀性难以保证，从而导致播种作业效果下降。现有农机具的限深装置多为螺旋丝杠传动或者销钉结构，不能在机具下陷及地表凸起或坑洼的作业环境下实现深度一致的限深效果，且调节限深深度时必须停机，往往需要多次调节才能到达需求效果，过程繁琐，稳定性欠佳，使得传统限深装置难以适应长江中下游地区油菜免耕播种的农艺要求。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能够适应不同地表状况和不同作业速度的用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置，从而实现机具开沟深度稳定性的农艺要求，提高播种机播种作业质量。

为实现上述目的，本发明所设计的用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置，包括机架、对称安装在所述机架左侧的第一液压地轮调节机构和右侧的第二液压地轮调节机构、安装在所述机架后部安装座后表面底部上且轴向旋转的后开沟刀盘、安装在所述后部安装座上且位于所述后开沟刀盘正后方的沟深测量装置、安装在所述后部安装座侧面的机架离地高度测量装置及深度调节控制器，以及用于调节所述第一液压地轮调节机构和所述第二液压地轮调节机构高度的地轮高度调节装置，所述深度调节控制器通过收集所述机架离地高度测量装置和所述沟深测量装置的实时测量数据来控制所述地轮高度调节装置；

且所述后部安装座位于所述机架后部的中间位置处，所述沟深测量装置的中心对称面与所述后开沟刀盘旋转中心所在的垂直轴向面在同一个竖直平面内，并且所述沟深测量装置与所述机架离地高度测量装置安装在同一水平高度。

进一步地，所述第一液压地轮调节机构包括通过销轴悬挂在所述机架左横梁上的第一液压油缸、通过固定座固接在液压杆上的限深地轮、与所述第一液压油缸并排布置且固定在所述机架左横梁上的限位卡环及穿过所述限位卡环限位孔的限位销，且所述限位销的底部固接在所述固定座上；所述第二液压地轮调节机构与所述第一液压地轮调节机构的结构相同；

所述地轮高度调节装置包括与拖拉机液压油泵相连的第一三通、与所述第一三通相连的电磁换向阀、与所述电磁换向阀第一出口相连的分流集流阀及与所述电磁换向阀第二出口相连的第二三通；所述第一液压地轮调节机构的第一液压油缸的第一油口与所述分流集流阀的第二油口路相连，所述第二液压地轮调节机构的第二液压油缸的第三油口与所述分流集流阀的第四油口路相连，所述第一液压地轮调节机构的第一液压油缸的第五油口和所述第二液压地轮调节机构的第二液压油缸的第六油口均与所述第二三通相连。

进一步地，所述地轮高度调节装置还包括与所述第一三通相连的溢流阀。

进一步地，所述第二三通与所述电磁换向阀之间设置有节流阀。

进一步地，所述机架离地高度测量装置包括由四连杆铰接围合形成的第一四边形框架、安装在所述第一四边形框架中第一根连杆底端的第一测量地轮、安装在所述第一四边形框架中第二根连杆顶端的第一u型卡及铰接在所述第一四边形框架对角线上的第一位移传感器，且安装所述第一测量地轮的连杆与安装所述第一u型卡的连杆呈平行布置，所述机架离地高度测量装置通过所述第一u型卡安装在所述机架后部安装座侧面横杆上。

进一步地，所述沟深测量装置包括由四连杆铰接围合形成的第二四边形框架、安装在所述第二四边形框架中第一根连杆底端的u型座、安装在所述第二四边形框架中第二根连杆顶端的第二u型卡及铰接在所述第二四边形框架对角线上的第二位移传感器，以及可转动地安装在所述u型座内的第二测量地轮，且安装所述第二测量地轮的连杆与安装所述第二u型卡的连杆呈平行布置，所述沟深测量装置通过所述第二u型卡安装在所述机架后部安装座后表面的u型座上。

进一步地，所述第二测量地轮的外周缘面为球面，且球面半径与所述后开沟刀盘回转半径相同，均为140～160mm。

进一步地，所述深度调节控制器包括与控制模块及给所述控制模块供电的供电模块，以及均与所述控制模块电连的继电器模块、按键模块和显示模块，所述继电器模块与所述电磁换向阀相连。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过机架离地高度测量装置和沟深测量装置两种装置的组合测量，能够实现机具在复杂工况下的开沟深度精确测量，与开沟半径相同的第二测量地轮具备压实沟底及减弱机具摆动的作用；

2、本发明采用左右对称分布的两个液压地轮调节结构，实现限深地轮的液压调节，取代原有人工调节限深深度的方法，保证了免耕播种机开沟深度的一致性要求；

3、本发明采用电控液压闭环控制方式，实现在各种作业环境下开沟深度的动态调控，具有响应快、精度高、操作方便等优点。

附图说明

图1为本发明用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置的立体结构示意图；

图2为图1中第一液压地轮调节机构的结构示意图；

图3为图1中机架离地高度测量装置的结构示意图；

图4为图1中沟深测量装置的结构示意图；

图5为图1中地轮高度调节装置的示意图；

图6为图1中深度调节控制器的示意图。

图中各部件标号如下：

机架1(其中：左横梁11、右横梁12、后部安装座13、u型座14、横杆15、后表面16)、第一液压地轮调节机构2(其中：第一液压油缸21、第一油口21a、第五油口21b、液压杆22、限深地轮23、限位销24、限位卡环25、固定座26)、第二液压地轮调节机构3(其中：第二液压油缸31、第三油口31a、第六油口31b)、机架离地高度测量装置4(其中：第一四边形框架41、第一测量地轮42、第一位移传感器43、第一u型卡44)、沟深测量装置5(其中：第二四边形框架51、第二测量地轮52、第二位移传感器53、第二u型卡54、u型座55)、地轮高度调节装置6(其中：拖拉机液压油泵61、第一三通62、电磁换向阀63、节流阀64、第二三通65、溢流阀66、分流集流阀67、回油箱68)、深度调节控制器7(其中：显示模块71、供电模块72、控制模块73、按键模块74、继电器模块75)、后开沟刀盘8、连杆9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示的用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置，包括机架1、安装在机架1左横梁11的第一液压地轮调节机构2、安装在机架1右横梁12的第二液压地轮调节机构3、安装在机架1后部安装座13后表面16底部上且轴向旋转的后开沟刀盘8、安装在后部安装座13上且位于后开沟刀盘8正后方的沟深测量装置5、安装在后部安装座13侧面(即位于沟深测量装置5的侧面)的机架离地高度测量装置4及深度调节控制器7，以及用于调节第一液压地轮调节机构2和第二液压地轮调节机构3高度的地轮高度调节装置6，其中，第一液压地轮调节机构2与第二液压地轮调节机构3的结构相同，且对称的布置在机架1的左右两侧。本实施例中，后部安装座13位于机架1后部的中间位置处，沟深测量装置5的中心对称面与后开沟刀盘8旋转中心所在的垂直轴向面在同一个竖直平面内，并且沟深测量装置5与机架离地高度测量装置4安装在同一水平高度。

机架离地高度测量装置4及沟深测量装置5共同完成机具开沟深度的精确测量，深度调节控制器7通过收集机架离地高度测量装置4和沟深测量装置5的实时测量数据，并对实时测量数据进行处理，获得当前开沟深度数据，向地轮高度调节装置6发送控制指令，地轮高度调节装置6根据接收到的控制指令提供液压动力并对第一液压地轮调节机构2和第二液压地轮调节机构3进行高度调控。

如图2所示，第一液压地轮调节机构2包括第一液压油缸21、固定座26、限深地轮23、限位卡环25及限位销24；第一液压油缸21通过销轴悬挂在机架1的左横梁11上，固定座26与限深地轮23的侧面固定连接，第一液压油缸21的液压杆22底部固定在固定座26上，限位销24穿过限位卡环25的限位孔直至限位销24的底部固定在固定座26上，而限位卡环25的顶部焊接在机架1的左横梁11上，并且保证限位销24与第一液压油缸21并排平行布置；第二液压地轮调节机构3与第一液压地轮调节机构1的结构相同，在此不再赘述。液压杆22通过固定座26与限深地轮23固接，防止限深地轮23轴向转动；限位卡环25与机架1固接，防止了在行走过程中由于液压杆22相对于第一液压油缸21转动而导致限深地轮23发生偏转。

结合图5所示，地轮高度调节装置6包括与拖拉机液压油泵61相连的第一三通62、与第一三通62相连的电磁换向阀63、通过溢流阀66与第一三通62相连的回油箱68、与电磁换向阀63第一出口相连的分流集流阀67及与电磁换向阀63第二出口相连的第二三通65；第一液压地轮调节机构2的第一液压油缸21的第一油口21a与分流集流阀67的第二油口路相连，第二液压地轮调节机构3的第二液压油缸31的第三油口31a与分流集流阀67的第四油口路相连，第一液压地轮调节机构2的第一液压油缸21第五油口21b和第二液压地轮调节机构3的第二液压油缸31第六油口31b均与第二三通65相连，且第二三通65与电磁换向阀63之间设置有节流阀64，从而形成闭合油路。通过采用拖拉机自带液压系统为本发明提供液压动力，有效提高本发明在各拖拉机上的适应性。

如图3所示，机架离地高度测量装置4包括由四连杆铰接围合形成的第一四边形框架41、安装在第一四边形框架41中第一根连杆9底端的第一测量地轮42、安装在第一四边形框架41中第二根连杆9顶端的第一u型卡44及铰接在第一四边形框架41对角线上的第一位移传感器43，且安装第一测量地轮42的连杆9与安装第一u型卡44的连杆9呈平行布置(即第一测量地轮42与第一u型卡44不在第一四边形框架41的同一侧)，机架离地高度测量装置4通过第一u型卡44安装在机架1后部安装座13侧面横杆15上。机架离地高度测量装置4的安装位置要保证第一测量地轮42经过尚未覆土的地表，从而保证测量高度的准确性。

如图4所示，沟深测量装置5包括由四连杆铰接围合形成的第二四边形框架51、安装在第二四边形框架51中第一根连杆9底端的u型座55、安装在第二四边形框架51中第二根连杆9顶端的第二u型卡54及铰接在第二四边形框架51对角线上的第二位移传感器53，以及可转动地安装在u型座55内的第二测量地轮52，且安装第二测量地轮52的连杆9与安装第二u型卡54的连杆9呈平行布置(即第二测量地轮52与第二u型卡54不在第二四边形框架51的同一侧)，沟深测量装置5通过第二u型卡54安装在机架1后部安装座13后表面16的u型座14上。本实施例中，第二测量地轮52的外周缘面为球面，且球面半径为140～160mm，优选为150mm，与后开沟刀盘8回转半径相同；同时，沟深测量装置5与机架离地高度测量装置4安装在同一水平高度，即横杆15的顶面与u型座14的顶面在同一水平面上，保证测量的准确性。通过将第二测量地轮52的球面半径设计成与后开沟刀盘8的回转半径相同的方法，使第二测量地轮52能够更好地落入沟底，并为免耕播种机作业时提供一定的导向作用，提高沟深测量准确度的同时，减弱机具作业过程中的左右摆动现象。

如图6所示，深度调节控制器7包括控制模块73及给控制模块73供电的供电模块72，以及均与控制模块73电连的继电器模块75、按键模块74和显示模块71；按键模块74用于设定参数，显示模块71用于显示沟深等参数，继电器模块75与电磁换向阀63相连。深度调节控制器7通过解算出的实时开沟深度数值与设定的开沟深度阈值进行比较，确定当前开沟深度是否达到标准，并将控制指令发送到地轮高度调节装置6，实现开沟深度的实时调控。因此，深度调节控制器7通过获取机架离地高度测量装置4和沟深测量装置5测得的高度参数差值确定实际开沟深度，从而避免因机具下陷或作业速度不同而导致的高度测量误差，提高沟深实时测量精度。

本实施例中，第一四边形框架41和第二四边形框架51结构完全相同，第一位移传感器43和第二位移传感器53采用同种型号，从而保证在第一位移传感器43和第二位移传感器53采集的位移数值相同时，第一四边形框架41和第二四边形框架51具有相同的变形量。

本发明能够适应复杂作业工况下开沟深度精确测量的原理如下：本发明设置机架离地高度测量装置4及沟深测量装置5组合测量后置开沟免耕播种机的开沟深度，作业过程中当田块地表潮湿导致机具下陷时，由于机架离地高度测量装置4整体结构轻，因此第一测量地轮42的下陷量可以忽略不计，此时测得的开畦沟深度变化由机具下陷引起，导致开畦沟深度比设定的深度大，通过第一液压地轮调节机构2和第二液压地轮调节机构3进行深度调节后，使开畦沟深度达到设定畦沟深度范围；当机具下陷量减小时，机架离地高度测量装置4及沟深测量装置5测得开畦沟深度数值减小，此时需要使第一液压地轮调节机构2和第二液压地轮调节机构3进行调控，从而使开畦沟深度重新满足设定要求。机具在不同作业速度下工作时，由于不同作业速度导致入后开沟刀盘8的土深度不一致，通过机架离地高度测量装置4及沟深测量装置5组合测量同样可以测出对应作业速度下的开畦沟深度数值，从而为深度调节控制器7的决策输出提供数据支持。

本发明的工作原理如下：在调整好机具机械参数之后，首先通过按键模块74和显示模块71设定开沟深度阈值，机具启动后，控制模块73不断收集第一位移传感器43和第二位移传感器53测得的位移数据，经过解算处理，换算成机架离地高度测量数值和机架离沟底深度测量数值，将机架离沟底深度测量数值减去机架离地高度测量数值就是地表与沟底的高度差，然后将高度差与设定的开沟深度阈值进行比较，若高度差小于设定的开沟深度阈值的范围，则控制模块73发送下降指令给地轮高度调节装置6，使第一液压地轮调节机构2和第二液压地轮调节机构3中的液压杆带动限深地轮同时缩短，使机架高度下降，从而增大开沟的高度差；若高度差大于设定的开沟深度阈值的范围，则控制液压杆伸长，从而减小开沟的高度差；若高度差在设定的开沟深度阈值的范围内，则不执行高度调节动作。通过以上方式完成后置开沟免耕播种机的开沟深度动态调节，实现开沟深度的一致性和稳定性要求。

综上所述，本发明的用于后置开沟免耕播种机的开沟深度调节装置，通过设计机架离地高度测量装置和沟深测量装置，分别对免耕播种机机架上某一平面距地面的垂直高度和距开出畦沟的沟底高度进行测量，从而确定开出畦沟的精确沟深，实现机具在作业过程中下陷、作业速度不一致等情况下开沟深度的精确测量；采用电控液压闭环控制方式，对两个液压地轮调节机构进行限深控制，实现在各种作业环境下开沟深度的动态调控，从而取代原有人工调节限深深度的诸多弊端，保证了免耕播种机开沟深度的一致性要求；本发明从实际生产问题和生产需求出发，为需要进行限深控制的农业作业机具提供一种高效、便捷、精确的限深调节系统，具有实际应用价值。