挠动对行挖掘装置的制作方法

本实用新型涉及挖掘根茎类作物的机械，尤其是一种挠动对行挖掘装置。

背景技术：

随着农业机械化进程的发展，我国块根茎类收获机械的研究和应用不断增多。由于农艺欠规范，导致不同地块垄与垄、行与行之间的间距不统一，因此往往禾苗的生长位置并不是准确的排布在一条直线上，从而造成块根茎类农作物也布置生长在同一直线上。现有的块根茎类收获机械往往不能根据实际生产中禾苗的实际位置而自动调整挖掘装置，导致块根茎类农作物的破损，大大降低了收获的效果和生产效率。在为了避免农作物的丢果率，收获过程中驾驶员必须技术熟练，精神高度集中，根据地中禾苗的具体情况而随时控制挖掘装置的位置，以防止收获机械跑偏，避免造成挖掘作物的损失。由于农忙季节的农业机械化作业时间紧，驾驶员要同时注意多个部件的工作情况，精神状态过于紧张，很难保证挖掘装置的正确工作轨迹，往往会造成挖掘质量下降的严重后果。综上所述，块根作物的收获作业劳动强度大、占用农时多、人工作业效率低，是制约作物增产增收及农作物种植产业发展的主要因素。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种挠动对行挖掘装置，其结构紧凑，提高了根茎类农作物的准确挖掘率。

本实用新型的技术方案是：一种挠动对行挖掘装置，包括机架和电机，电机设置在机架上，其中，还包括减振限位机构、对行调整机构、控制机构和挠动挖掘机构，机架的前端设有对行机架，减振限位机构的上端固定在对行机架上，减振限位机构的下端连接有对行调整机构，对行调整机构上设有控制机构，机架中后部的下方设有挠动挖掘机构，挠动挖掘机构设置在机架上。

本实用新型中，所述挠动挖掘机构包括滑杆、套在滑杆上的滑块、与滑块固定连接的八字形挖掘铲、旋转曲柄、以及连接滑块和旋转曲柄的U型连接杆，滑杆的两端分别通过轴承与机架连接，滑块套在滑杆上，且沿滑杆左右滑动，机架上固定有液压缸，滑块的一端与液压缸的活塞杆连接，滑块的两端分别通过挠动杆与八字挖掘铲连接，挠动杆的两端分别与滑块和八字挖掘铲固定连接，旋转曲柄位于滑杆的后方，旋转曲柄与滑杆之间通过U型连接杆连接，U型连接杆的前端与滑块固定连接，U型连接杆的后端设有U型槽，旋转曲柄设置在U型槽内。

所述挖掘铲呈外八字状，前宽后窄。该形状使挖掘铲向下铲土时能够夹紧土壤，从而将土壤带起，同时借助挠动杆的运动，将挖掘切下的土垡夹起并抛动，实现被挖掘土垡的向后输送及变形，避免带土现象的发生。

所述旋转曲柄包括主轴颈Ⅰ、主轴颈Ⅱ、曲柄颈和曲柄臂，曲柄颈位于主轴颈Ⅰ和主轴颈Ⅱ之间，主轴颈Ⅰ和曲柄颈之间、以及主轴颈Ⅱ和曲柄颈之间分别通过曲柄臂偏心连接，主轴颈Ⅰ和主轴颈Ⅱ呈同心设置，主轴颈Ⅰ的自由端与电机输出轴传动连接，主轴颈Ⅱ的自由端与机架转动连接，曲柄颈位于U型连接杆的U型槽内。由于挖掘铲是前后往复式摆动，将土壤松动的同时将甜菜挖掘出来，最大限度的减少了带土问题，并且在挖掘铲左右平动的时候减少阻力。

所述减振限位机构包括立柱、减振簧和调整螺母，立柱的顶端通过限位螺钉固定在对行机架上，限位螺杆与立柱之间为内螺纹连接，立柱上依次套有减振簧和调整螺母，调整螺母位于减振簧的下方，调节螺母与立柱螺纹连接。

所述对行调整机构包括探测架、位于探测架两端的探测杆、以及连接探测架和立柱的中心轴，中心轴位于探测架的中部，且中心轴与探测架转动连接，探测架绕中心轴转动，探测杆分别通过螺杆与探测架的两端固定连接，螺杆上套有扭转紧压弹簧，扭转紧压弹簧的内侧分别设置转向复位弹簧，转向复位弹簧的一端与扭转紧压弹簧内侧的探测架连接，另一端与立柱的底端连接。当一侧的探测杆接触到块根茎类农作物时，探测杆推动探测架绕中心轴转动，从而压紧一侧的转向复位弹簧，使转向复位弹簧压缩。当探测杆离开甜菜后，探测架在转向复位簧的作用下回位，保证与机具前进方向的垂直，避免因探测杆位置不稳定而导致的作物漏挖损伤现象。

两个探测杆呈倒八字型结构。

所述控制机构包括角位移传感器和控制器，所述角位移传感器固定在探测架上，角位移传感器与控制器连接，控制器与液压缸连接。所述的控制器可以采用单片机或PLC，本实用新型中的控制器采用型号为STM32的单片机。当探测杆接触到块根茎类农作物带动探测架转动时，其转动角度通过角位移传感器提供一个偏量信息，这个偏量通过控制器控制安装在滑块一侧的液压缸运动，通过液压缸活塞杆的伸缩实现滑块和挖掘铲的左右移动，保证挖掘铲能够准确的挖掘块根茎类农作物，防止漏挖或损伤块根茎类农作物。

本实用新型的有益效果：该装置主要用于块根茎类农作物的收获，避免机械跑偏或种植过程中的位置偏差而导致的作物损害和漏挖现象，降低块根茎类农作物的漏挖率和损伤率。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的左视图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型的立体图；

图5是本实用新型中挠动挖掘机构的立体图；

图6是本实用新型中对行调整机构的爆炸图；

图7是本实用新型中减振限位机构的爆炸图。

图中：1机架；101对行机架；2减振限位机构；201限位螺钉；202减振簧；203调整螺母；204立柱；3对行调整机构；301螺钉；302扭转压紧弹簧；303转向复位弹簧；304探测架；305探测杆；306中心轴；4挠动挖掘机构；401八字挖掘铲；402滑杆；403连接杆；404U行连接杆；4041U型槽；405旋转曲柄；406液压缸；407滑块；408挠动杆；5滚轮；6皮带；7电机输出轴；801角位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图4所示，所述的挠动对行挖掘装置包括机架1、减振限位机构2、对行调整机构3、控制机构和挠动挖掘机构4，机架1的前端设有对行机架101，减振限位机构2的上端固定在对行机架101上，减振限位机构2的下端连接有对行调整机构3，对行调整机构3上设有控制机构。机架1中后部的下方设有挠动挖掘机构4，挠动挖掘机构4设置在机架1上。

如图3、图4和图5所示，所述的挠动挖掘机构4包括滑杆402、套在滑杆上的滑块407、与滑块407固定连接的八字形挖掘铲401、旋转曲柄405、以及连接滑块407和旋转曲柄405的U型连接杆404。滑杆402的两端分别通过轴承与机架1连接，滑块407套在滑杆402上，且可以沿滑杆402左右滑动。滑块407的一端与液压缸406的活塞杆连接，液压缸405固定在机架1上，当液压缸活塞缸伸缩时，可以带动滑块407沿滑杆402左右往复移动。滑块407的两端分别通过挠动杆408与八字挖掘铲401连接，挠动杆408与滑块407固定连接，八字挖掘铲401与挠动杆408焊接连接，通过挠动杆408的运动，带动挖掘铲401前后运动。挖掘铲401呈外八字状，前宽后窄，该形状使挖掘铲向下铲土时能够夹紧土壤，从而将土壤带起，同时借助挠动杆的运动，将挖掘切下的土垡夹起并抛动，实现被挖掘土垡的向后输送及变形，避免带土现象的发生。旋转曲柄405位于滑杆402的后方，旋转曲柄405与滑杆402之间通过U型连接杆404连接，U型连接杆404的前端通过连接杆403与滑块407固定连接，U型连接杆404的后端设有U型槽4041，旋转曲柄405设置在U型槽4041内。

如图5所示，所述旋转曲柄405包括主轴颈Ⅰ4051、主轴颈Ⅱ4054、曲柄颈4053和曲柄臂4052，曲柄颈4053位于主轴颈Ⅰ4051和主轴颈Ⅱ4054之间，主轴颈Ⅰ4051和曲柄颈4053之间、以及主轴颈Ⅱ4054和曲柄颈4053之间分别通过曲柄臂4052偏心连接，主轴颈Ⅰ4051和主轴颈Ⅱ4054呈同心设置。主轴颈Ⅰ4051的自由端通过传动皮带6、传动链条或者类似传动结构与电机输出轴7传动连接，电机工作时带动旋转曲柄405动作，主轴颈Ⅱ4054的自由端通过轴承与机架1转动连接，曲柄颈4053位于U型连接杆的U型槽4041内。旋转曲柄405旋转的同时，旋转曲柄405带动U型连接杆404前后振动，与U型连接杆404连接的滑块407在U型连接杆的驱动作用下，带动挖掘铲401以滑杆为中心前后摆动。由于挖掘铲是前后往复式摆动，将土壤松动的同时将甜菜挖掘出来，最大限度的减少了带土问题，并且在挖掘铲左右平动的时候减少阻力。

挖掘铲在旋转曲柄的带动下，以滑杆为中心前后挠动，实现土壤结构的扰动和松碎，并完成含有块根作物土垡的向后输送。同时在液压缸的带动下，还可以沿滑杆左右滑动。由于液压缸直接驱动挖掘铲左右滑动，因此实现了挖掘铲的主动左右偏移，并且左右偏移速度快，大大提高了挖掘铲的对行效果；同时在挖掘铲左右偏移过程中，由于挖掘铲始终是前后挠动的，因此挖掘铲不会始终位于土壤中，因此大大减少了挖掘铲左右偏移过程中的阻力。另外，挖掘铲的左右偏移量由液压缸决定，不会受到块根作物位置的限制，并且在偏移过程中，由于挖掘铲始终处于前后挠动状态，因此不会出现因偏移过大而损害根茎类农作物的问题，提高了根茎类农作物的收获率；同时挖掘铲的左右偏移是由角位移传感器、控制器、液压缸和旋转曲柄共同作用来实现的，实现了电学、液压和机械技术的融合，其左右偏移量准确，并且结构紧凑，不受到空间尺寸要求的限制。

如图2和图7所示，减振限位机构2固定在对行机架101上，包括立柱204、减振簧202和调整螺母203，立柱204的顶端通过限位螺钉201固定在对行机架101上，利用限位螺杆与立柱的内螺纹连接结构，可以对立柱的上下高度进行调整，从而对对行调整机构的安装高度进行调整。立柱204上依次套有减振簧202和调整螺母203，调整螺母203位于减振簧202的下方，调节螺母203与立柱204螺纹连接，通过调节螺母203的旋转调整减振簧202的预变形量，从而决定减振效果，避免对行调整机构的上下振动传递到对行机架101上。

如图3、图4和图6所示，对行调整机构包括探测架304、位于探测架304两端的探测杆305、以及连接探测架304和立柱的中心轴306，中心轴306位于探测架304的中部，且中心轴与探测架304转动连接，即探测架304可以绕中心轴306转动。两个探测杆呈倒八字型结构，探测杆305分别通过螺杆301与探测架304的两端固定连接，螺杆301上套有扭转紧压弹簧302，通过螺杆301与探测杆305之间的旋转连接，可以调整扭转紧压弹簧302的变形量。利用扭转紧压弹簧302使两根探测杆305时刻压紧地面，与地面接触，避免探测杆受地面不平度及障碍物的影响，不能真实反映块根茎类农作物的位置。两探测杆两旁的扭转紧压簧302独立，可保证两个探测杆305相对独立运动，可以真实反映各自的运动特点。扭转紧压弹簧302的内侧分别设置转向复位弹簧303，转向复位弹簧303的一端与扭转紧压弹簧302内侧的探测架304连接，另一端与立柱204的底端连接。当一侧的探测杆305接触到块根茎类农作物时，探测杆305推动探测架304绕中心轴306转动，从而压紧一侧的转向复位弹簧303，从而使转向复位弹簧303压缩。当探测杆离开甜菜后，探测架在转向复位簧的作用下回位，保证与机具前进方向的垂直，避免因探测杆位置不稳定而导致的作物漏挖损伤现象。

所述控制机构包括角位移传感器801和控制器，所述角位移传感器801固定在探测架304上，角位移传感器801与控制器连接，控制器与液压缸406连接。所述的控制器可以采用单片机或PLC，本实施例中的控制器采用型号为STM32的单片机。当探测杆接触到块根茎类农作物带动探测架转动时，其转动角度通过角位移传感器801提供一个偏量信息，这个偏量通过控制器控制安装在滑块一侧的液压缸运动，通过液压缸活塞杆的伸缩实现滑块和挖掘铲的左右移动，保证挖掘铲能够准确的挖掘块根茎类农作物，防止漏挖或损伤块根茎类农作物。

挖掘铲401由液压缸406带动，沿滑杆左右移动，通过液压缸直接带动，不采用任何外加力的作用。当接受信息完成一次工作过程后，挖掘铲并不会直接恢复到中间位置，而是继续在上次工作结束的位置等待下一次命令，按照直线有规律的偏移，大大减少了挖掘铲的位移路径，同时减少了液压缸的活动，降低液压缸温度，能够保证液压缸可以持续提供稳定的动力，当液压缸收到信息偏移一定的距离，与作物之间呈最好的挖掘角度从而避免作物的损伤。液压缸推动挖掘铲移动的速度与时间由作物的偏移位置和装置的行进速度决定。

本装置的工作过程如下所述：工作时，对行调整机构的探测杆305分别位于作物的两侧，借助作物外轮廓与探测杆305的接触，使探测架304发生转动，位于探测架304上的角位移传感器801采集到角位移偏转信号，角位移偏量通过控制器转化为位移偏量，并传递给液压缸406，液压缸406开启后，驱动滑块407沿滑杆402平移适当距离，使挠动挖掘机构处于合适挖掘位置，实现收获过程中的机具对行。