一种主被动结合的防侧翻除草机

1.本发明应用于除草机防侧翻领域，具体是一种主被动结合的防侧翻除草机。


背景技术：

2.电动除草机刀片高速旋转切割杂草，除草机侧翻时刀片继续旋转对操作人员安全造成威胁。传统的方法通过稳定杆减少侧翻角度和控制车轮和地面的接触面来改善机身的稳定性。对性能要求较高的机械和载重量较大的机械往往重心较高,因此需要更加坚固且直径更大的稳定杆，增加了制造成本。
3.专利cn202011116203.9公开了一种电动车防侧翻装置,被动式伸缩缓冲机构串联有液压减震器使电动车在坑洼路面行驶时避免发生侧翻。专利cn202020452163.4公开了一种防侧翻的运输罐车，通过连接于两悬架机构对应的阻尼阀块之间的连接管,使两悬架机构之间的液压减震器的油腔内的液压油互通,使两悬架机构之间的液压减震器的压力腔内的压力互通。专利cn201820774751.2公开了一种自动除草机器装置，通过弹簧和转盘连接有轮链带动齿轮传动，齿轮上连接有电机带动刀片旋转。专利cn201811473619.9公开了一种基于稳定切割片转速提高切割力的除草机，通过加速传动装置将切割装置加强转动，提高切割装置切割的顺畅度避免侧翻。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种主被动结合的防侧翻除草机。
5.为解决上述技术问题，本发明的一种主被动结合的防侧翻除草机，其包括除草机机体，所述除草机机体一端设置有草料收集箱，其另一端设置有用于除草的执行机构，所述除草机机体下方设置有多组防侧翻轮组；
6.所述防侧翻轮组包括相对设置的一对滚轮，所述一对滚轮之间设置有扭杆轴，且一对滚轮均通过轴箱分别与扭杆轴两端转动连接，轴箱一端与所述除草机机体转动连接，两组所述轴箱上分别对应固定连接有左轮气囊和右轮气囊，所述左轮气囊和右轮气囊分别与一端安装在所述除草机机体上的左轮风扇和右轮风扇连通；
7.所述执行机构包括纵置的旋转电机和直接与旋转电机输出轴传动连接的且水平设置的刀片。
8.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述扭杆轴两端靠近轴箱处均水平设有扭转臂，所述扭转臂一端与扭杆轴通过扭簧转动连接，其另一端通过扭簧转动连接有连杆，且所述连杆末端设置有与所述除草机机体连接的关节轴承。
9.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述一对滚轮与扭杆轴交接处均安装有用于对滚轮倾斜角度进行实时监测的双轴倾角传感器。
10.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述除草机机体上设置有报警器指示灯和蜂鸣器，所述报警器指示灯和蜂鸣器均与双轴倾角传感器信号连接。
11.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述除草机机体上设置有手扶推杆。
12.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述左轮气囊和右轮气囊一端与轴箱之间通过气囊支撑座固定连接。
13.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述左轮风扇和右轮风扇在双轴倾角传感器监测到的滚轮倾斜角度达到阀值条件时工作，向对应的左轮气囊和右轮气囊内吹起使其膨胀充气挤压气囊支撑座推动该侧轴箱向下以抵消除草机该侧倾覆趋势。
14.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述滚轮处于倾覆趋势时，除草机机体通过关节轴承推动连杆向下挤压扭转臂一端以扭杆轴为中心下摆，过程中连杆、扭转臂和扭杆轴连接处的扭簧被扭动形变产生反向扭矩与除草机机体侧翻方向相反，约束除草机的翻侧趋势。
15.一种防侧翻除草机侧翻预警方法，其包括如下步骤：
16.安装双轴倾角传感器对滚轮倾斜角度进行实时监测；
17.利用计算x轴和y轴比值的反正切得到左右车轮倾角：
[0018][0019]
预设倾角阀值θ1、θ2和θ3；
[0020]
判断|θ
左
‑
θ
右
|与θ1、θ2和θ3的大小关系，当θ1≤|θ
左
‑
θ
右
|≤θ2时，进行侧翻预警；当θ2≤|θ
左
‑
θ
右
|≤θ3时，若θ
左
≥θ
右
时进行左侧侧翻预警，反之进行右侧侧翻预警；当|θ
左
‑
θ
右
|≥θ3时，判断已超出预设修正范围，控制除草机停止工作。
[0021]
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：本发明专利设计一种主被动结合的防侧翻的电动除草机，本装置利用风扇向气囊中充气增压原理主动防止电动除草机运行过程中侧翻，通过扭杆、扭臂与可调连杆的巧妙布置实现被动防止电动除草机侧翻的目标。同时，把电动除草机做成手扶式小车外形大大降低了除草机的重心。此外，本装置使用的倾角传感器是一种运用惯性原理的加速度传感器，可以直接输出角度等倾斜数据。
附图说明
[0022]
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
[0023]
图1为本发明结构示意图；
[0024]
图2为本发明防侧翻轮组结构示意图；
[0025]
图3为本发明执行机构结构示意图；
[0026]
图4为本发明方法部分流程原理图。
具体实施方式
[0027]
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]
实施例1
[0029]
如图1
‑
3所示，本发明提供了一种主被动结合的防侧翻除草机，其包括除草机机体5，所述除草机机体5一端设置有草料收集箱4，其另一端设置有用于除草的执行机构6，所述除草机机体5下方设置有多组防侧翻轮组7；
[0030]
所述防侧翻轮组7包括相对设置的一对滚轮70，所述一对滚轮70之间设置有扭杆轴76，且一对滚轮70均通过轴箱78分别与扭杆轴76两端转动连接，轴箱78一端与所述除草机机体5转动连接，两组所述轴箱78上分别对应固定连接有左轮气囊72和右轮气囊710，所述左轮气囊72和右轮气囊710分别与一端安装在所述除草机机体5上的左轮风扇71和右轮风扇79连通；所述执行机构6包括纵置的旋转电机61和直接与旋转电机输出轴传动连接的且水平设置的刀片62。所述扭杆轴76两端靠近轴箱78处均水平设有扭转臂75，所述扭转臂75一端与扭杆轴76通过扭簧转动连接，其另一端通过扭簧转动连接有连杆74，且所述连杆74末端设置有与所述除草机机体5连接的关节轴承73。所述一对滚轮70与扭杆轴76交接处均安装有用于对滚轮70倾斜角度进行实时监测的双轴倾角传感器711。所述左轮气囊72和右轮气囊710一端与轴箱78之间通过气囊支撑座77固定连接。
[0031]
所述除草机机体5上设置有报警器指示灯2和蜂鸣器3，所述报警器指示灯2和蜂鸣器3均与双轴倾角传感器711信号连接。所述除草机机体5上设置有手扶推杆1。
[0032]
工作过程中，所述左轮风扇71和右轮风扇79在双轴倾角传感器711监测到的滚轮70倾斜角度达到阀值条件时工作，向对应的左轮气囊72和右轮气囊710内吹起使其膨胀充气挤压气囊支撑座77推动该侧轴箱78向下以抵消除草机该侧倾覆趋势。所述滚轮70处于倾覆趋势时，除草机机体5通过关节轴承73推动连杆74向下挤压扭转臂75一端以扭杆轴76为中心下摆，过程中连杆74、扭转臂75和扭杆轴76连接处的扭簧被扭动形变产生反向扭矩与除草机机体5侧翻方向相反，约束除草机的翻侧趋势。
[0033]
如图4所示，一种防侧翻除草机侧翻预警方法，其包括如下步骤：
[0034]
安装双轴倾角传感器对滚轮倾斜角度进行实时监测；
[0035]
利用计算x轴和y轴比值的反正切得到左右车轮倾角：
[0036][0037]
预设倾角阀值θ1、θ2和θ3；
[0038]
判断|θ
左
‑
θ
右
|与θ1、θ2和θ3的大小关系，当θ1≤|θ
左
‑
θ
右
|≤θ2时，进行侧翻预警；当θ2≤|θ
左
‑
θ
右
|≤θ3时，若θ
左
≥θ
右
时进行左侧侧翻预警，反之进行右侧侧翻预警；当|θ
左
‑
θ
右
|≥θ3时，判断已超出预设修正范围，控制除草机停止工作。
[0039]
实施例2
[0040]
一种主被动结合的防侧翻的电动除草机的整体结构示意图如图1所示。主要有手扶推杆1、报警器指示灯2、蜂鸣器3、草料收集箱4、除草机机体5、执行机构6、防侧翻装置7。
[0041]
图2为执行机构6的具体结构示意图，主要由旋转电机61和刀片62组成。
[0042]
图3为防侧翻装置7的具体结构示意图，主要由左轮风扇71、左轮气囊72、关节轴承73、连杆74、扭转臂75、扭杆轴76、气囊支撑座77、轴箱78、可调右轮风扇79、右轮气囊710、双
轴倾角传感器711等组成。左右车轮各布置一个双轴倾角传感器711，主动防侧翻结构通过轴箱78与除草机机体5相连，被动防侧翻结构通过关节轴承73与除草机机体5相连。
[0043]
图4为防侧翻预警方法流程图在每个车轮3与扭杆37连接处设置双轴倾角传感器实时显示左右轮倾斜角度。左右车轮倾角可以通过计算x轴和y轴比值的反正切来得到：
[0044][0045]
侧翻预警方法：设置左右轮倾角限值θ1，θ2和θ3。判断是否|θ左
‑
θ右|≥θ1。当θ1≤|θ左
‑
θ右|≤θ2时，报警指示灯亮，蜂鸣器响起。当θ2≤|θ左
‑
θ右|≤θ3时，若θ左≥θ右时左轮风扇运行向左轮气囊中充气，反之右轮风扇运行向右轮气囊中充气。当|θ左
‑
θ右|≥θ3时，此时已超出预设修正范围，执行机构电机停转，除草机停止工作。
[0046]
工作过程中，主动防侧翻：双轴倾角传感器711获取倾角信号，判断左轮倾角是否大于右轮倾角，若是左轮风扇71运行，向左轮气囊72充气挤压气囊支撑座77。气囊支撑座77安装在轴箱78上，轴箱78与除草机机体5相连，除草机机体左侧压力增大抵消除草机右侧倾覆趋势。反之右轮风扇79运行向右轮气囊710充气。
[0047]
被动防侧翻：当除草机发生侧翻时，除草机机体5通过关节轴承73带动连杆74运动，水平放置的扭转臂75对扭杆轴76产生反向的力与力矩，导致扭杆轴76产生扭转弹性塑性变形。此变形产生反向扭矩与除草机机体5侧翻方向相反，约束除草机的翻侧趋势。
[0048]
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。