两自由度甘蔗收割机的切割装置的制作方法

本发明涉及一种切割装置，具体涉及一种两自由度甘蔗收割机的切割装置，属于农用机械设备技术领域。

背景技术：

甘蔗收割机作为一种大型且笨重的农用机械应用在平原地带可有效地提高甘蔗的收获效率、大大减轻农民的劳动强度。但我国多为丘陵地貌，特别是作为甘蔗种植地区的南方，难以将大型甘蔗收割机直接进行使用。而是在作业时，通过提升切割装置来适应高低不平的丘陵地貌。由于切断甘蔗的刀具安装在甘蔗切割装置上，需要准确地将甘蔗切割装置提升至合适位置的同时，还要保证刀具的平稳性，这样才能确保甘蔗根部切割的好坏。

现有技术中，甘蔗收获机上的切割装置一般分为单圆盘切割器和双圆盘切割器，例如申请号为200910039337.2的中国发明专利申请，公开了一种甘蔗切割装置，包括左、右两组双螺旋刀具，两组双螺旋刀具均包括刀盘、割刀、两条螺旋圆钢、旋转轴套和齿轮箱，旋转轴套一端与刀盘连接，另一端与齿轮箱连接，割刀安装在刀盘的圆周面上，两条螺旋圆钢的一端固定在刀盘上，另一端与旋转轴套固定连接。其设计的两组双螺旋刀具在齿轮箱的驱动下进行甘蔗切断工作，该种切割装置虽然能够很快地进行切割动作，但扔存在如下缺陷：

1)针对不同的地形需要，无法提升切割刀具的高度，且切割刀具的稳定性差；

2)其使用的齿轮箱作为刀具驱动装置，容易因机械的磨损出现动力不足、传动扭矩小的问题，从而导致切割刀具的切割速度慢、甘蔗切割质量差；

3)所设置两组双螺旋刀具为固定安装，无法针对不同种植行间距的甘蔗来调整刀盘的间距，适用性差。

技术实现要素：

针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、切割动力足、切割快捷且切割刀具运行稳定的两自由度甘蔗收割机的切割装置，它能够针对不同的地形多自由度调节切割刀具的高度。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

两自由度甘蔗收割机的切割装置，包括喂入辊、圆盘刀、刀盘转轴、圆盘刀电机、外套筒和两块相平行设置的固定板，所述喂入辊通过转轴安装在两块固定板之间且所述喂入辊可绕转轴转动，所述刀盘转轴的一端固装所述圆盘刀、其另一端穿入外套筒内并与所述圆盘刀电机连接，还包括与喂入辊相平行设置的刀盘安装轴和用于提升圆盘刀的五连杆机构，

所述五连杆机构为2个、并分别安装在固定板的外侧壁体上，所述五连杆机构包括驱动装置、机架、上驱动杆、下驱动杆、上连杆和下连杆，所述机架沿竖直方向固定在固定板的外侧壁体上，所述机架、上驱动杆、上连杆、下连杆和下驱动杆通过销轴沿逆时针方向依次首尾连接，所述上驱动杆和下驱动杆与驱动装置连接；

所述刀盘安装轴两端的端部分别垂直穿入各下连杆且固定在下连杆上，所述外套筒竖直设于刀盘安装轴的下方且外套筒的一端与刀盘安装轴固定连接。

上述方案中，所述驱动装置可以为两个同步工作的第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置与上驱动杆连接，第二驱动装置与下驱动杆连接。

上述方案中，进一步地，第一驱动装置和第二驱动装置均为伺服电机，其中一个伺服电机的输出轴与上驱动杆通过键连接、另一个伺服电机的输出轴与下驱动杆通过键连接。

上述方案中，第一驱动装置和第二驱动装置具体还可以均为液压缸，其中一个液压缸的一端铰装在机架上、其另一端铰装在上驱动杆上，另一个液压缸的一端铰装在机架上、其另一端铰装在下驱动杆上。

上述方案中，当所述圆盘刀为固定式结构时，所述外套筒可通过紧固件固定在刀盘安装轴的下方，所述紧固件包括螺栓和与螺栓相配合使用的螺母，在刀盘安装轴上开设有供所述螺栓穿入的螺栓孔。

上述方案中，所述外套筒和圆盘刀均为两个，为了能够调整两个圆盘刀的间距，每一个外套筒可通过调节机构设于刀盘安装轴的下方，且在刀盘安装轴上开设有用于安装调节机构的凹槽。

进一步地，所述调节机构包括丝杆电机、移动块和表面设有螺纹的丝杆，所述丝杆设于凹槽内、且丝杆的一端与丝杆电机连接，所述移动块安装于丝杆上且可沿丝杆上的螺纹进行水平移动，在移动块上开设有一通孔，所述外套筒的上端穿入通孔内并固定在移动块上。

本发明的有益效果为：

1)本发明通过设置的五连杆机构，并通过驱动五连杆机构在扭矩方向上的转动，使得安装在五连杆机构上的刀盘安装轴向上或向下转动，从而对固定在刀盘安装轴下方的外套筒和圆盘刀起到提升或下降的作用，从而针对不同地形来提升圆盘刀，适用范围更广；同时用于安装圆盘刀的刀盘安装轴是固定在五连杆机构上，整个装置稳定性能高、结构简单而紧凑。

2)作为圆盘刀提升装置的五连杆机构，可以通过两个伺服电机或两个液压缸来作为驱动装置，而作为切割刀具的圆盘刀独立通过圆盘刀电机进行驱动，使得本装置既可以快速稳定地调节圆盘刀的高度，还可以保证圆盘刀切割时的动力，传动扭矩大、有利于降低甘蔗的切割破头率和切割损失率。

3)所述圆盘刀和外套筒均为2个时，本发明通过设置在刀盘安装轴上的调节机构来改变两个圆盘刀之间的水平间距，因此可以满足不同种植行间距的甘蔗切割工作，具有结构简单、适用性广的特点。

附图说明

图1为以伺服电机作为驱动装置时，本两自由度甘蔗收割机的切割装置的一种结构示意图。

图2为以液压缸作为驱动装置时，本两自由度甘蔗收割机的切割装置的一种结构示意图。

图3为图1中所述圆盘刀的间距可调时，本两自由度甘蔗收割机的切割装置的一种结构示意图。

图4为所述刀盘安装轴的结构示意图。

图5为所述刀盘安装轴的另一种结构示意图。

图中标号为：1、固定板；2、上喂入辊；3、下喂入辊；4、刀盘安装轴；5、外套筒；6、圆盘刀；7、上驱动杆；8-1、第一驱动装置；8-2、第二驱动装置；9、机架；10、下驱动杆；11、下连杆；12、上连杆；13、丝杆电机；14、丝杆；15、移动块；16、螺栓；17、螺栓孔；18、凹槽。

具体实施方式

实施例1

如图1、图3所示，两自由度甘蔗收割机的切割装置，包括喂入辊、圆盘刀6、刀盘转轴、圆盘刀电机、外套筒5和两块相平行设置的固定板1。所述喂入辊通过转轴安装在两块固定板1之间且所述喂入辊可绕转轴转动。本实施例中，所述喂入辊包括从上至下依次安装的上喂入辊2和下喂入辊3。所述刀盘转轴的一端固装所述圆盘刀6、其另一端穿入外套筒5内并与所述圆盘刀电机连接。

与现有技术所不同的是，本切割装置还包括与喂入辊相平行设置的刀盘安装轴4和用于提升圆盘刀6的五连杆机构。所述五连杆机构为2个、并分别安装在固定板1的外侧壁体上，所述五连杆机构包括驱动装置、机架9、上驱动杆7、下驱动杆10、上连杆12和下连杆11，所述机架9沿竖直方向固定在固定板1的外侧壁体上，所述机架9、上驱动杆7、上连杆12、下连杆11和下驱动杆10通过销轴沿逆时针方向依次首尾连接，所述上驱动杆7和下驱动杆10与驱动装置连接。即首尾相铰接后的机架9、上驱动杆7、上连杆12、下连杆11和下驱动杆10构成五边形结构，该五边形结构以上驱动杆7作为第一传动扭矩、以下驱动杆10作为第二传动扭矩，在驱动装置的驱动下，上驱动杆7和下驱动杆10带动安装在下连杆11上的刀盘安装轴4进行向上或向下转动。

所述刀盘安装轴4两端的端部分别垂直穿入各下连杆11且固定在下连杆11上，所述外套筒5竖直设于刀盘安装轴4的下方且外套筒5的一端与刀盘安装轴4固定连接。使得圆盘刀6能够随刀盘安装轴4的转动而进行同步动作。

用于驱动五连杆机构的驱动装置，具体为两个同步工作的第一驱动装置8-1和第二驱动装置8-2。本实施例中，基于伺服电机具有可控性能好、运行稳定、故障率低的优点，所述第一驱动装置8-1和第二驱动装置8-2均为伺服电机，其中一个伺服电机的输出轴与上驱动杆7通过键连接、另一个伺服电机的输出轴与下驱动杆10通过键连接。

如图5所示，所述外套筒5通过紧固件固定在刀盘安装轴4的下方，即所述圆盘刀6可以为一个，也可以为两个，且当圆盘刀6为两个时、两者的间距是固定、无法调节。本实施例中，所述紧固件具体为螺栓16和与螺栓16相配合使用的螺母，且在刀盘安装轴4上对应开设有螺栓孔17。

如图4所示，所述外套筒5和圆盘刀6均为两个。为了实现调节两个圆盘刀6的间距，每一个外套筒5具体是通过调节机构设于刀盘安装轴4的下方，且在刀盘安装轴4上开设有用于安装调节机构的凹槽18。进一步地，所述调节机构包括丝杆电机13、移动块15和表面设有螺纹的丝杆14。所述丝杆14设于凹槽18内、且丝杆14的一端与丝杆电机连接，所述移动块15安装于丝杆14上、并可沿丝杆螺纹水平移动，在移动块15上开设有一通孔，所述外套筒5的上端穿入通孔内并固定在移动块15上。在使用时，开启丝杆电机，丝杆14转动，从而带动安装在丝杆14上的移动块15水平移动。由于外套筒5与移动块15为固定连接，当移动块15进行水平移动时，外套筒5和圆刀盘6将会一起进行水平移动，从而使两个圆盘刀6之间的间隙发生变化。

本发明在工作时：

1)第一驱动装置8-1驱动上驱动杆7，第二驱动装置8-2驱动下驱动杆10，从而带动刀盘安装轴4相对转动，使外套筒5和圆刀盘6整体进行高度的上升或下降，当圆盘刀6达到指定的地形高度时，关闭第一、第二驱动装置(8-1、8-2)，通过五连杆机构即可将刀盘安装轴4定位在所设置的高度上；

2)然后启动圆盘刀电机，驱动圆盘刀6绕刀盘转轴转动，即可快速切割甘蔗。

实施例2

两自由度甘蔗收割机的切割装置，如图2所示，与实施例1所不同的是：用于驱动五连杆机构的第一、第二驱动装置(8-1、8-2)，具体为均为液压缸，其中一个液压缸的一端铰装在机架9上、其另一端铰装在上驱动杆7上，另一个液压缸的一端铰装在机架9上、其另一端铰装在下驱动杆10上。选用液压缸作为五连杆机构的驱动装置，一方面起到带动上、下驱动杆(7、10)工作的同时，还能简化设备的结构；而另一方面液压缸的传动扭矩大，能够提高五连杆机构的提升范围。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。