一种轮式可伸缩被动变幅割草机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，具体涉及一种轮式可伸缩被动变幅割草机。

背景技术：

割草机是现有技术中最常用的一种割草设备，割草机又称除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。刀盘装在行走轮上，刀盘上装有发动机，发动机的输出轴上装有刀片，刀片利用发动机的高速旋转在速度方面提高很多，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源。

随着科学技术的不断发展，现代的割草机已经越来越成熟，例如申请公开号为cn109197114a的发明专利申请公开了一种自走式底盘可升降割草机，该割草机由发动机集中提供机械动力，由发电机集中提供电源；行走装置的机械动力经电控变速传动箱分流后并由两个转速电磁离合器分别控制、输出至相对应的行走主动轮轴以驱动主动轮；该割草机设置有用于调节底盘高度的底盘调节装置，其底盘可升降，底盘下面转动设置有双刀盘甩刀装置，适宜于不同平茬高度要求的割草作业，进退灵活、转向灵敏。但是，上述的割草机存在以下不足：由于双刀盘甩刀装置设置在底盘下面，如果上述割草机在果园中使用时，上述割草机割草作业的范围只能限制在割草机行进的方向上，不能自动避让两侧果树，使得割草机不能完全到达树干周围、不能清除前后两棵果树之间的杂草，清除杂草范围有限，适应性以及灵活性不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种轮式可伸缩被动变幅割草机，该割草机适应性高，灵活性强，在割草机行进方向上，能够自动避让两侧的果树，割除树干周围以及前后两棵果树之间的杂草，除草范围大。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种轮式可伸缩被动变幅割草机，包括底盘行走装置、设置在所述底盘行走装置底部的底部割草装置以及避障割草装置；所述避障割草装置为两组，两组避障割草装置对称设置在所述底盘行走装置的两侧；其中，

所述底盘行走装置包括前桥、后桥、设置在所述前桥与所述后桥之间车架、设置在所述前桥与所述后桥上的行走轮以及为所述行走轮提供动力的行走动力机构；所述车架一端与所述前桥连接，另一端与所述后桥连接；

所述底部割草装置包括设置在所述车架下端的机架以及设置所述机架上用于割除杂草的主割草机构；

所述避障割草装置包括铰接在车架中部的摆臂、设置在所述摆臂末端的副割草机构、设置在所述摆臂与所述副割草机构之间用于将所述副割草机进行被动避障的自适应伸缩机构以及用于驱动所述摆臂绕着铰接点进行上下摆动的驱动机构，所述自适应伸缩机构包括设置在所述摆臂末端的滑孔、与所述滑孔滑动配合的伸缩件以及分别设置在所述伸缩件两侧的自适应弹簧；所述滑孔沿着所述摆臂轴线方向延伸，所述自适应弹簧一端作用于所述摆臂，另一端作用于所述伸缩件，所述副割草机构转动连接在所述伸缩件上。

上述轮式可伸缩被动变幅割草机的工作原理是：

工作时，行走动力机构为行走轮提供动力，使得割草机在果园中行走，需要对果园中的杂草进行修剪清除时，主割草机构主要将割草机前方的杂草进行割除，位于树干周围以及前后果树之间的杂草通过避障割草装置进行割除，具体工作过程为：

在割草机前行时，位于车架两侧的副割草机构跟着割草机向前移动，对割草机两侧进行割除杂草，当副割草机构到达前方果树时，割草机继续前进，当副割草机构与树干接触时，副割草机构与树干接触且沿着树干表面滚动，在树干的反作用力下，伸缩件克服自适应弹簧的弹力沿着滑孔向内运动，使得副割草机构也跟着向内运动，副割草机构沿着树干表面滚动且向内被动缩回从而避开了果树，当副割草机构远离果树时，伸缩件在自适应弹簧的弹力下自动复位，带动副割草机构向外运动，将前后两棵果树之间的杂草进行割除；驱动机构可以驱动摆臂绕着铰接点上下进行运动，从而带动副割草机构的升高或者降低，通过该机构可以根据地势自由调节副割草机构的高度。

本发明的一个优选方案，其中，所述摆臂为二级摆臂，由第一摆臂和第二摆臂构成；所述第一摆臂的一端与所述车架中部铰接，另一端通过铰接轴与所述第二摆臂铰接；所述滑孔设置在所述第二摆臂的末端且沿其轴线方向延伸；所述铰接轴上套设有扭簧，所述扭簧一端作用于所述第一摆臂，另一端作用于所述第二摆臂。通过设置二级摆臂与扭簧，使得副割草机构在割草中遇到果树时，在果树的阻挡下，副割草机构外表面沿着树干滚动的同时，第二摆臂克服扭簧的弹力绕着铰接轴向后摆动，在自适应伸缩机构的作用下，副割草机构也同时向内运动，直到副割草机构穿过果树，从而到达避障的效果，避障完成后，二级摆臂在扭簧自身弹力作用下进行复位；由于设置二级摆臂与扭簧，进一步提高了避障效果，扩大了避障的范围。

本发明的一个优选方案，其中，所述副割草机构包括安装壳体以及设置在所述安装壳体上的割草单元，所述割草单元至少3个，3个割草单元沿着所述安装壳体中心圆周阵列，所述安装壳体转动连接在所述伸缩件上。通过设置多个割草单元，可以保证副割草机构具有较大的割草范围，由于安装壳体转动连接在伸缩件上，有利于安装壳体的外表面接触树干时沿着树干滚动，有效的保护树干不被损坏。

进一步地，所述安装壳体为梅花形状。其好处在于，有利于安装壳体更容易穿过所述树干，达到避障效果。

优选地，所述割草单元包括设置在所述安装壳体上的副割刀以及驱动所述副割刀转动的无刷电机。通过设置无刷电机，驱动副割刀转动，实现对树干周围以及前后两棵果树之间的杂草进行割除。

优选地，所述避障割草装置还包括设置在所述车架与所述摆臂之间的气撑杆，所述气撑杆为两个，两个气撑杆分别分布在所述摆臂的两侧，每个所述气撑杆的一端与车架铰接，另一端与所述摆臂的中部铰接。通过设置气撑杆，当驱动机构驱动摆臂向上或者向下运动时，在气撑杆的弹性作用下，使得摆臂在运动过程中更加稳定。

优选地，驱动机构包括电动推杆，所述电动推杆的一端与所述车架铰接，另一端与所述摆臂的中部铰接。通过设置电动推杆可以实现摆臂的运动。

本发明的一个优选方案，其中，所述主割草机构包括设置所述机架上的主割刀以及驱动所述主割刀转动的主驱动机构，所述主割刀为多个，多个主割刀均匀分布在所述机架上，每个主割刀均通过转轴转动连接在所述机架上，所述转轴与所述主驱动机构连接。通过设置多个主割刀，可以增加切割面积，提高除草效率。

进一步地，所述主割刀为3个，3个主割刀呈三角形均匀设置，其中一个主割刀设置在靠近所述前桥的中部，其余两个主割刀分别设置在靠近所述后桥的两侧。其好处在于，可以更好的利用现有空间，达到更好的切割效果，避免了主割刀之间的干涉，也保证割草机的切割范围，避免了主割刀之间存在间隙而不能将杂草切除。

优选地，所述机架的下端还设有用于防止杂草飞溅的挡板，所述挡板的四周竖直向下延伸。在切割杂草的过程中，由于主割刀的旋转会带动切断的杂草向外飞溅，通过设置挡板，有效的防止杂草的飞溅。

本发明的一个优选方案，其中，所述主驱动机构包括设置在所述机架上的发动机、离合器以及同步传动组件；其中，所述同步传动组件包括设置在所述转轴上带轮以及设置在所述带轮之间且与之配合连接的传动皮带，所述离合器的输入端与所述发动机连接，输出端与其中一个转轴连接。采用上述结构，通过发动机驱动离合器转动，带动其中一个转轴运动，在带轮和传动皮带的带动下，带动所有转轴同步转动，从而带动每个主割刀同时转动，达到切除杂草的目的。

本发明的一个优选方案，其中，所述车架的前端与所述前桥之间通过悬挂机构进行连接，后端与所述后桥中部固定连接；其中，所述悬挂机构包括设置对称设置在所述车架两端的减震器，所述减震器上端与所述车架铰接，下端与所述前桥铰接。采用上述结构，使得前桥可以通过减震器缓冲割草机行驶在不平整路面传递给车架的冲击力，减少了车架以及底部割草装置的震动，保证割草机行驶的平稳性。

本发明的一个优选方案，其中，所述行走动力机构为两组，两组行走动力机构分别设置在所述后桥的两端，每组行走动力机构包括设置在所述后桥上的伺服电机、涡轮蜗杆减速器以及设置在所述行走轮上的输出轴；所述涡轮蜗杆减速器的输入端与所述伺服电机的主轴连接，输出端与所述输出轴连接。通过两组行走动力机构分别驱动后桥两端行走轮，实现割草机的行走，具体工作过程为：伺服电机驱动涡轮蜗杆减速器，从而带动输出轴转动，进而带动行走轮的转动，实现割草机的行走。

本发明的一个优选方案，其中，所述割草机还包括设置在所述车架后端的无线控制装置；所述无线控制装置包括控制箱、设置在所述控制箱内的主控板、电机驱动器、无线电控制模块以及遥控器，所述电机驱动器与主控板固定连接，所述无线电控制模块与主控板连接，所述无线电控制模块通过无线电信号与遥控器连接。通过设置上述结构，割草机可以通过操作手进行远程遥控，实施割草作业，操作方便。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中，通过在机架上设置主割草机构以及在车架两侧设置副割草机构，不仅能割除割草机前进方向上的杂草，还能对割草机两侧杂草进行割除，割除范围大。

2、本发明中，通过设置自适伸缩机构，当副割草机构与树干接触时，副割草机构与树干接触且沿着树干表面滚动，在树干的反作用力下，伸缩件克服自适应弹簧的弹力沿着滑孔向内运动，使得副割草机构也跟着向内运动，副割草机构沿着树干表面滚动且向内被动缩回从而避开了果树，当副割草机构远离果树时，伸缩件在自适应弹簧的弹力下自动复位，带动副割草机构向外运动，将前后两棵果树之间的杂草进行割除；该割草机适应性高，能有效清除果园杂草。

3、本发明中，当副割草机构与果树进行碰撞时，由于副割草机构转动连接在伸缩件上，使得副割草机构在碰撞过程中进行转动，其外表面沿着树干进行滚动，通过这样，使得副割草机构与树干的碰撞变成了软接触，有利于副割草机构避让果树，也有利于避免果树因副割草机构的撞击而损坏果树。

4、本发明中通过设置驱动机构，可以驱动摆臂绕着铰接点上下摆动，从而带动副割草机构的升高或者降低，通过该机构可以根据地势自由调节副割草机构的高度，灵活性强。

5、本发明中通过设置行走轮，避障割草装置设置在车架的两侧，可以实现割草机向前或者向后行走，从而实现割草机的双向行走，提高割草的灵活性。

附图说明

图1-图4为本发明中的一种轮式可伸缩被动变幅割草机的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为立体图，图2为另一视角方向的立体图，图3主视图，图4为仰视图。

图5为本发明中的一种轮式可伸缩被动变幅割草机省去发动机、离合器、避障割草装置、部分车架以及部分机架的立体结构示意图。

图6为本发明中的避障割草装置的立体结构示意图。

图7为本发明中的避障割草装置中二级摆臂的立体结构示意图。

图8为本发明中的一种轮式可伸缩被动变幅割草机的第二种具体实施方式的安装壳体的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图4，一种轮式可伸缩被动变幅割草机，包括底盘行走装置、设置在所述底盘行走装置底部的底部割草装置以及避障割草装置1；所述避障割草装置1为两组，两组避障割草装置1对称设置在所述底盘行走装置的两侧。

参见图1-图5，所述底盘行走装置包括前桥2、后桥3、设置在所述前桥2与所述后桥3之间车架4、设置在所述前桥2与所述后桥3上的行走轮5以及为所述行走轮5提供动力的行走动力机构6；其中，所述车架4的前端与所述前桥2之间通过悬挂机构进行连接，后端与所述后桥3中部固定连接；其中，所述悬挂机构包括设置对称设置在所述车架4两端的减震器12，所述减震器12上端与所述车架4铰接，下端与所述前桥2铰接。采用上述结构，使得前桥2可以通过减震器12缓冲割草机行驶在不平整路面传递给车架4的冲击力，减少了车架4以及底部割草装置的震动，保证割草机行驶的平稳性。

参见图1-图5，所述行走动力机构6为两组，两组行走动力机构6分别设置在所述后桥3的两端，每组行走动力机构6包括设置在所述后桥3上的伺服电机6-1、涡轮蜗杆减速器6-2以及设置在所述行走轮5上的输出轴；所述涡轮蜗杆减速器6-2的输入端与所述伺服电机6-1的主轴连接，输出端与所述输出轴连接。通过两组行走动力机构6分别驱动后桥3两端行走轮5，实现割草机的行走，具体工作过程为：伺服电机6-1驱动涡轮蜗杆减速器6-2，从而带动输出轴转动，进而带动行走轮5的转动，实现割草机的行走。

参见图1-图5，所述底部割草装置包括设置在所述车架4下端的机架7以及设置所述机架7上用于割除杂草的主割草机构；其中，所述主割草机构包括设置所述机架7上的主割刀8以及驱动所述主割刀8转动的主驱动机构9，所述主割刀8为多个，多个主割刀8均匀分布在所述机架7上，每个主割刀8均通过转轴10转动连接在所述机架7上，所述转轴10与所述主驱动机构9连接。通过设置多个主割刀8，可以增加切割面积，提高除草效率。

参见图1-图5，所述主割刀8为3个，3个主割刀8呈三角形均匀设置，其中一个主割刀8设置在靠近所述前桥2的中部，其余两个主割刀8分别设置在靠近所述后桥3的两侧。其好处在于，可以更好的利用现有空间，达到更好的切割效果，避免了主割刀8之间的干涉，也保证割草机的切割范围，避免了主割刀8之间存在间隙而不能将杂草切除。

参见图1-图5，所述机架7的下端还设有用于防止杂草飞溅的挡板11，所述挡板11的四周竖直向下延伸。在切割杂草的过程中，由于主割刀8的旋转会带动切断的杂草向外飞溅，通过设置挡板11，有效的防止杂草的飞溅。

参见图1-图5，所述主驱动机构9包括设置在所述机架7上的发动机9-1、离合器以及同步传动组件；其中，所述同步传动组件包括设置在所述转轴10上带轮9-2以及设置在所述带轮9-2之间且与之配合连接的传动皮带9-3，所述离合器的输入端与所述发动机9-1连接，输出端与其中一个转轴10连接。采用上述结构，通过发动机9-1驱动离合器转动，带动其中一个转轴10运动，在带轮9-2和传动皮带9-3的带动下，带动所有转轴10同步转动，从而带动每个主割刀8同时转动，达到切除杂草的目的。

参见图1-图6，所述避障割草装置1包括铰接在车架4中部的摆臂1-1、设置在所述摆臂1-1末端的副割草机构、设置在所述摆臂1-1与所述副割草机构之间用于将所述副割草机进行被动避障的自适应伸缩机构1-2以及用于驱动所述摆臂1-1绕着铰接点进行上下摆动的驱动机构，所述自适应伸缩机构1-2包括设置在所述摆臂1-1末端的滑孔1-21、与所述滑孔1-21滑动配合的伸缩件1-22以及分别设置在所述伸缩件1-22两侧的自适应弹簧1-23；所述滑孔1-21沿着所述摆臂1-1轴线方向延伸，所述自适应弹簧1-23一端作用于所述摆臂1-1，另一端作用于所述伸缩件1-22，所述副割草机构转动连接在所述伸缩件1-22上。

参见图7，所述摆臂1-1为二级摆臂，由第一摆臂1-11和第二摆臂1-12构成；所述第一摆臂1-11的一端与所述车架4中部铰接，另一端通过铰接轴1-13与所述第二摆臂1-12铰接；所述滑孔1-21设置在所述第二摆臂1-12的末端且沿其轴线方向延伸；所述铰接轴1-13上套设有扭簧1-14，所述扭簧1-14一端作用于所述第一摆臂1-11，另一端作用于所述第二摆臂1-12。通过设置二级摆臂与扭簧1-14，使得副割草机构在割草中遇到果树时，在果树的阻挡下，副割草机构外表面沿着树干滚动的同时，第二摆臂1-12克服扭簧1-14的弹力绕着铰接轴1-13向后摆动，在自适应伸缩机构1-2的作用下，副割草机构也同时向内运动，直到副割草机构穿过果树，从而到达避障的效果，避障完成后，二级摆臂在扭簧1-14自身弹力作用下进行复位；由于设置二级摆臂与扭簧1-14，进一步提高了避障效果，扩大了避障的范围。

参见图1-图7，所述副割草机构包括安装壳体1-3以及设置在所述安装壳体1-3上的割草单元1-4，所述割草单元1-4至少3个，3个割草单元1-4沿着所述安装壳体1-3中心圆周阵列，所述安装壳体1-3转动连接在所述伸缩件1-22上。通过设置多个割草单元1-4，可以保证副割草机构具有较大的割草范围，由于安装壳体1-3转动连接在伸缩件1-22上，有利于安装壳体1-3的外表面接触树干时沿着树干滚动，有效的保护树干不被损坏。

参见图1-图7，所述安装壳体1-3为梅花形状。其好处在于，有利于安装壳体1-3更容易穿过所述树干，达到避障效果。

参见图1-图7，所述割草单元1-4包括设置在所述安装壳体1-3上的副割刀1-41以及驱动所述副割刀1-41转动的无刷电机1-42。通过设置无刷电机1-42，驱动副割刀1-41转动，实现对树干周围以及前后两棵果树之间的杂草进行割除。

参见图1-图7，所述避障割草装置1还包括设置在所述车架4与所述摆臂1-1之间的气撑杆1-5，所述气撑杆1-5为两个，两个气撑杆1-5分别分布在所述摆臂1-1的两侧，每个所述气撑杆1-5的一端与车架4铰接，另一端与所述摆臂1-1的中部铰接。通过设置气撑杆1-5，当驱动机构驱动摆臂1-1向上或者向下运动时，在气撑杆1-5的弹性作用下，使得摆臂1-1在运动过程中更加稳定。

参见图1-图7，驱动机构包括电动推杆1-6，所述电动推杆1-6的一端与所述车架4铰接，另一端与所述摆臂1-1的中部铰接。通过设置电动推杆1-6可以实现摆臂1-1的运动。

所述割草机还包括设置在所述车架4后端的无线控制装置；所述无线控制装置包括控制箱、设置在所述控制箱内的主控板、电机驱动器、无线电控制模块以及遥控器，所述电机驱动器与主控板固定连接，所述无线电控制模块与主控板连接，所述无线电控制模块通过无线电信号与遥控器连接。通过设置上述结构，割草机可以通过操作手进行远程遥控，实施割草作业，操作方便。

参见图1-图7，上述轮式可伸缩被动变幅割草机的工作原理是：

工作时，行走动力机构6为行走轮5提供动力，使得割草机在果园中行走，需要对果园中的杂草进行修剪清除时，主割草机构主要将割草机前方的杂草进行割除，位于树干周围以及前后果树之间的杂草通过避障割草装置1进行割除，具体工作过程为：

在割草机前行时，位于车架4两侧的副割草机构跟着割草机向前移动，对割草机两侧进行割除杂草，当副割草机构到达前方果树时，割草机继续前进，当副割草机构与树干接触时，副割草机构与树干接触且沿着树干表面滚动，在树干的反作用力下，伸缩件1-22克服自适应弹簧1-23的弹力沿着滑孔1-21向内运动，使得副割草机构也跟着向内运动，副割草机构沿着树干表面滚动且向内被动缩回从而避开了果树，当副割草机构远离果树时，伸缩件1-22在自适应弹簧1-23的弹力下自动复位，带动副割草机构向外运动，将前后两棵果树之间的杂草进行割除；驱动机构可以驱动摆臂1-1绕着铰接点上下进行运动，从而带动副割草机构的升高或者降低，通过该机构可以根据地势自由调节副割草机构的高度。

实施例2

参见图8，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述安装壳体1-3为圆形。通过设置圆形安装壳体1-3，有利于安装壳体1-3沿着树干滚动，从而有利于保护树干不被损坏。

实施例3

本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述驱动机构为液压缸，所述液压缸的一端与所述车架4铰接，另一端与所述摆臂1-1的中部铰接。通过设置液压缸也可以实现摆臂1-1的运动。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。