CN104718827B - 一种触杆式辅助导向避茬装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种触杆式辅助导向避茬装置。所述触杆式辅助导向避茬装置包括对称触杆机构、行程开关及固定装置、显示面板以及用于支撑和安装的平行支架；对称触杆机构包括固接于平行支架上的主轴，以及可绕主轴转动的两个对称分布的直形触杆，直形触杆与主轴之间还安装扭簧；行程开关及固定装置包括多个行程开关，行程开关固接在所述主轴上，且各行程开关均分别与显示面板上的指示灯连接；直形触杆转动时，根据旋转角度的不同，触发不同位置的行程开关，并在显示面板上显示。根据显示面板上的显示，驾驶员可以及时的调整拖拉机的方向，从而实现避茬作业。

Description

一种触杆式辅助导向避茬装置

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，特别涉及一种触杆式辅助导向避茬装置。

背景技术

保护性耕作是指对农田实行免耕、少耕，并用作物秸秆覆盖地表，以减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的先进农业耕作技术。保护性耕作中，在前茬作物收获后，保留前茬作物根茬并且用秸秆覆盖地表是其主要的技术特征之一。在我国北方冬小麦——夏玉米一年两熟旱作农业区，为了抢农时，前茬作物收获后需马上播种后茬作物。而播种冬小麦时，由于分布在耕层中的玉米根系相对发达、根系数量较多，所以开沟器作业过程中若遇到玉米根茬很容易发生堵塞，严重时甚至会导致播种机无法正常完成作业，并且当根茬被拔起后会带走大块土壤形成大坑，从而影响播种质量；此外，由于我国的免耕播种机以中小型为主、整机质量较轻，而玉米秸秆含水量大、韧性好，因此很难单纯依靠重力破茬，若进行粉碎灭茬又势必会增加土壤扰动和动力消耗，针对上述问题，研究人员提出了小麦对行播种的思路，即通过采取相关措施使小麦播种机的开沟器避开玉米根茬作业，从而减少机组堵塞，降低功耗，提高播种质量。对行播种作业要求驾驶员必须技术熟练、时刻保持精神高度集中以保证悬挂的播种机作业轨迹与玉米秸秆导向线平行，大大增加了驾驶员的劳动强度，因此有必要应用导航技术实现导向避茬，在减轻驾驶员的劳动强度的同时也能提高导向的精确性和可靠性，从而提高作业效率和作业质量。

现有的导航技术包括机械式导航、GPS导航、视觉导航、激光导航、地磁导航、超声波导航、惯性导航、以及多传感器融合导航等方式，而目前在农业机械领域中应用最为广泛的为GPS导航技术与机器视觉导航技术，通过给农业机械提供绝对的或者相对的坐标实现自主导航，导航精度高，但由于这两种导航方式获得基本导航参数的硬件设备比较昂贵因此整个系统成本也很高，这给拥有地块面积小、购买力低的农民用户造成很大的经济压力，若利用机械触觉式的探测装置获得基本的参数信号，成本就会降低很多，同时也能保证一定的导向精度，对于上述用户而言更具有现实意义。发明专利“拖拉机秸秆导向探测装置”(专利号ZL200610144375.0)，采用机械装置和角位移传感器相结合的方式获得拖拉机在玉米秸秆行间行驶的偏离信息，导向精确度达到5cm以内，但是上述探测装置需配合相应的控制系统，将获得的角位移传感器产生的信号进行处理后输出给转向操纵装置来改变拖拉机行走方向，虽无需驾驶员操作，但控制比较复杂，且整个系统的最终成本依旧较高。因此，需要一种可直接提供信号辅助驾驶员操纵拖拉机实现避茬的导向装置，价格低廉的同时也能在一定程度上满足目标用户的需求。

发明内容

本发明提供了一种触杆式辅助导向避茬装置，目的在于辅助驾驶员操纵拖拉机实现避茬。

本发明采用的技术方案为：

所述触杆式辅助导向避茬装置包括对称触杆机构、行程开关及其固定装置、显示面板以及用于支撑和安装的平行支架；

所述对称触杆机构包括固接于平行支架上的主轴，以及可绕主轴转动的两个对称分布的直形触杆，直形触杆与主轴之间还安装扭簧；

所述行程开关有多个，行程开关固接在所述主轴上，且各行程开关均分别与显示面板上的指示灯连接；

所述直形触杆转动时，根据旋转角度的不同，触发不同位置的行程开关，并在显示面板上显示。

进一步的，对称触杆机构还包括V形挡块、转动轴承、触杆安装块、扭簧调节板和扭簧调节板固定套；

所述主轴为阶梯轴，两端固定于平行支架上；V形挡块固接于主轴的中心且尖端朝向前进方向；两个触杆安装块对称分布于V形挡块的上侧与下侧，分别通过一个转动轴承实现与主轴的转动连接；两个直形触杆分别安装在两个触杆安装块上；在两个触杆安装块相对的端面分别设置一小块凸起，分别与V形挡块的两条边相配合，用于直形触杆转动时的限位；在两个触杆安装块相背的端面各设置一段弧形的凸起，在直形触杆转动时用于触发行程开关；在两个触杆安装块的外侧分别设置一个固定在主轴上的扭簧调节板，套装在主轴上的扭簧的两端分别插入至触杆安装块上的盲孔及扭簧调节板上的通孔中。

进一步的，所述V形挡块的V形角为120°，两个直形触杆的转动范围为0～60°。

进一步的，所述转动轴承通过主轴中部的上下轴肩定位。

进一步的，所述扭簧具有一个初始扭转角，从而保证直形触杆与秸秆的有效接触。

进一步的，所述扭簧调节板通过扭簧调节板固定套固定于主轴上，扭簧调节板在扭簧调节板固定套上的初始角度可调，并且可通过观察调节板上露出来的颜色标记在固定套外圆周上的相应刻度来确定扭簧的初始扭转角。

进一步的，所述固定装置包括开关安装板以及开关支撑架；开关支撑架为L形，竖直方向的面为弧形曲面，与扭簧调节板固定套的外圆周面完全贴合并固接于该面，开关支撑架的水平方向的面上有一弧度为60°的弧形长孔，将行程开关以螺栓连接的方式安装在L形开关安装板上后，再通过螺栓连接将开关安装板固定在开关支撑架上。

进一步的，所述行程开关共有六个，左右两侧各三个，分别与两个直形触杆配合；所述显示面板上有7个显示灯，其中位于两侧的六个显示灯分别由六个行程开关控制，当两侧的六个显示灯不亮的时候中间的显示灯亮。

进一步的，所述平行支架包括一个螺栓安装板、两根带槽角钢和两根槽钢；两根槽钢通过通孔套在主轴上，通过螺栓连接分别与主轴的上端与下端固定，两根带槽角钢对称固接于螺栓安装板上，且间距与槽钢的宽度一致，使主轴上的整个机构能够上下平移。

本发明的有益效果为：

采用对称触杆机构和行程开关获取拖拉机在行间行走时的偏离信息，并通过显示面板将该信息直接提供给驾驶员，从而辅助驾驶员操纵拖拉机实现避茬，结构简单，安装在拖拉机上即可使用，无需对拖拉机进行改装或配备控制系统。

另外，导向装置在辅助驾驶时可以向驾驶员提供拖拉机偏离的大概范围，所设置的6个行程开关将行间分割为7段，根据不同的亮灯信息，驾驶员可确定拖拉机的偏离位置在这7段中的哪一段，并且用户可以通过调节行程开关的位置自行确定相应段的范围。

而在该导向装置的使用过程中，用户可实时调节导向装置的上下位置以适应不同高度的秸秆；针对不同品种的玉米秸秆的受力特性，可实时调节扭簧初始扭转角改变扭簧扭力；同时，针对不同的行距，可直接更换不同长度的触杆，更换方便易操作。

本发明调试方便，成本低，适应性好，对我国一年两熟地区冬小麦的对行播种作业有一定的现实意义。

附图说明

图1为触杆式辅助导向避茬装置的立体结构示意图；

图2为触杆式辅助导向避茬装置的主视示意图；

图3为触杆式辅助导向避茬装置的俯视示意图；

图4为触杆式辅助导向避茬装置的侧视示意图；

图5为V形挡块与触杆安装块的相对位置示意图；

图6为行程开关及其安装装置的立体结构示意图；

图7为扭簧与触杆安装块相配合的示意图；

图8为扭簧与扭簧调节板相配合的示意图；

图9为扭簧调节板、主轴以及扭簧调节板固定套的爆炸图；

图10为行程开关与触杆安装块的相对位置示意图。

图中标号：

1-平行支架；2-行程开关；3-对称触杆机构；4-显示面板；101-螺栓安装板；102-带槽角钢；103-槽钢；202-开关安装板；203-开关支撑架；301-扭簧；302-主轴；303-扭簧调节板固定套；304-触杆安装块；305-直形触杆；306-V形挡块；307-转动轴承；308-扭簧调节板。

具体实施方式

本发明提供了一种触杆式辅助导向避茬装置，下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1为触杆式辅助导向避茬装置的立体结构示意图，触杆式辅助导向避茬装置包括对称触杆机构3、行程开关2及其固定装置、显示面板4、以及用于支撑和安装的平行支架1，通过对称触杆机构3和行程开关2获取拖拉机在行间行走时的偏离信息，并通过显示面板4将该信息直接提供给驾驶员，从而辅助驾驶员操纵拖拉机实现避茬。图2、图3和图4分别为触杆式辅助导向避茬装置的主视示意图、俯视示意图和侧视示意图。

对称触杆机构包括主轴302，V形挡块306，转动轴承307，直形触杆305，触杆安装块304，扭簧301，扭簧调节板308和扭簧调节板固定套303，主轴302为阶梯轴，轴302的上部和下部对称分布了6个通孔用来完成和扭簧调节板固定套303以及平行支架1的螺栓连接。

如图5所示，V形角为120°的V形挡块306固接于主轴302中心表面且尖端朝向前进方向，两个触杆安装块304对称分布于V形挡块306的上侧与下侧，通过两个转动轴承307完成与主轴302的转动连接，两个转动轴承307分别依靠中部轴段的上下轴肩定位，在触杆安装块304的一侧端面有一盲孔用于安装触杆305，安装块304的上端面有一螺纹孔与上述盲孔相通，将触杆305插入盲孔后可用紧定螺钉旋入该螺纹孔以固定触杆305，在两个触杆安装块304相对的那一端面各有一小块凸起，可分别与V形挡块306的一边相配合用于触杆305转动时的限位，该限位将两触杆305的转动范围控制在60°以内，一定程度上缩小了扭簧301的变形范围，有助于延长扭簧301的使用寿命，

如图10所示，在两个触杆安装块304相背的那一端面各有一段凸起，可在触杆305转动时用于触发行程开关2，该段凸起为弧形，其弧度及弧长可保证在一定条件下凸起能够同时按压三个行程开关2保持开关闭合，紧贴着这一端面放置着一扭簧301。

如图7、图8所示，扭簧301套在主轴302上，扭簧301其中的一个伸出端插入与之紧贴的触杆安装块304端面上的对应盲孔中，而扭簧301的另外一个伸出端则插入与扭簧301另一侧紧贴的扭簧调节板308端面上的对应通孔中，扭簧调节板308通过中心孔套在主轴302上并依靠轴肩定位，装置使用过程中扭簧调节板308固定于主轴302，且扭簧301具有一定的初始扭转角，从而保证触杆305与秸秆的有效接触，同时也保证触杆305在和秸秆脱离接触后可返回其初始位置，此外，由于不同品种、不同高度的秸秆其受力情况不同，因此造成导向装置在复位触杆305时所需扭力不同，而通过旋转扭簧调节板308可在一定范围内改变扭簧301的初始扭转角，从而改变扭簧301扭力，操作方便，一般情况下可满足需要不需拆卸整个装置更换扭簧301，扭簧调节板308依靠扭簧调节板固定套303固定于主轴302上。

如图9所示，扭簧调节板固定套303的一端为圆筒状结构，可套接在主轴302上并依靠两个螺栓进行固定，一端为套状结构，该结构的内部轮廓与扭簧调节板308的外部轮廓完全一致，均为正多边形轮廓，这种轮廓一方面可方便扭簧调节板308与固定套303进行初次定位，另一方面，若以正多边形的一条边对应的弧度值为一个单位，则扭簧调节板308的旋转角度为该单位的整数倍，在调节上下两个扭簧301时可保证调节后扭力大小相等，并且在固定套303的外侧圆周端面上刻有单位刻度，而扭簧调节板308的外侧也可用颜色进行标记，当固定套303与扭簧调节板308配合安装后，固定套303的内轮廓面与扭簧调节板308的外轮廓面紧紧贴合，但是由于调节板308的高度大于固定套303套状结构的深度，因此二者外部端面并不在同一水平位置而是具有一定的位置差，因此可通过观察调节板308上露出来的颜色标记在固定套303外圆周上的相应刻度来确定扭簧301的初始扭转角，另外，在扭簧调节板固定套303的套状结构的外圆周面上有一螺纹孔，当固定套303套在调节板308上，二者通过正多边形轮廓进行初次定位后，需再通过紧定螺钉对扭簧调节板308进行二次固定，最终依靠扭簧调节板固定套303另一端的两个螺栓孔固定于主轴302。

如图6所示，行程开关2通过开关安装板202以及开关支撑架203与扭簧调节板固定套303相连接，开关支撑架203为L形，竖直方向的面为弧形曲面可与扭簧调节板固定套303的外圆周面完全贴合并固接于该面，水平方向的面上有一弧度为60°的弧形长孔，将行程开关2以螺栓连接的方式安装在L形开关安装板202上后，再通过螺栓连接将开关安装板202固定在开关支撑架203上，并且拧松螺母时开关安装板202可在支撑架203上的弧形长孔内自由平移，用户能根据需要调节行程开关2的位置。

平行支架1包括一个螺栓安装板101，两根带槽角钢102和两根槽钢103，两根槽钢103可通过通孔套在主轴302上，通过螺栓连接分别与主轴302的上端与下端固定，两根带槽角钢102对称固接于螺栓安装板101，且间距与槽钢103的宽度一致成为槽钢103的“滑行导轨”，主轴302上的整个机构也因此可实现上下平移，平移范围为角钢102上槽的长度，并最终通过螺栓固定。所以，当整个导向装置通过螺栓安装板101固定在拖拉机前端后，还可根据实际的根茬高度调节导向装置的高度。

本发明的工作过程：

面板上有7个显示灯，其中位于两侧的六个显示灯分别由六个行程开关2控制，哪一侧的灯亮了就代表拖拉机偏向那侧，且亮灯的数目可代表偏离程度，当六个显示灯均不亮的时候中间的灯保持亮的状态，代表拖拉机未偏离设定范围。显示面板置于拖拉机驾驶室内，用来直接辅助驾驶人员。

本发明适用于小麦免耕播种机，可以适应不同作业条件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种触杆式辅助导向避茬装置，包括对称触杆机构(3)、行程开关(2)及其固定装置、显示面板(4)以及用于支撑和安装的平行支架(1)，其特征在于，

所述对称触杆机构(3)包括固接于平行支架(1)上的主轴(302)，以及可绕主轴(302)转动的两个对称分布的直形触杆(305)，直形触杆(305)与主轴(302)之间还安装扭簧(301)；

对称触杆机构(3)还包括V形挡块(306)、转动轴承(307)、触杆安装块(304)和扭簧调节板(308)；V形挡块(306)固接于主轴(302)的中心且尖端朝向前进方向；两个触杆安装块(304)对称分布于V形挡块(306)的上侧与下侧，分别通过一个转动轴承(307)实现与主轴(302)的转动连接；两个直形触杆(305)分别安装在两个触杆安装块(304)上；在两个触杆安装块(304)相对的端面分别设置一小块凸起，分别与V形挡块(306)的两条边相配合，用于直形触杆(305)转动时的限位；在两个触杆安装块(304)相背的端面各设置一段弧形的凸起，在直形触杆(305)转动时用于触发行程开关(201)；在两个触杆安装块(304)的外侧分别设置一个固定在主轴(302)上的扭簧调节板(308)，套装在主轴(302)上的扭簧(301)的两端分别插入至触杆安装块(304)上的盲孔及扭簧调节板(308)上的通孔中；

所述行程开关(2)有多个，行程开关(2)固接在所述主轴(302)上，且各行程开关(2)均分别与显示面板(4)上的指示灯连接；

所述直形触杆(305)转动时，根据旋转角度的不同，触发不同位置的行程开关(2)，并在显示面板(4)上显示。

2.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述主轴(302)为阶梯轴，两端固定于平行支架(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述V形挡块(306)的V形角为120°，两个直形触杆(305)的转动范围为0～60°。

4.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述转动轴承(307)通过主轴(302)中部的上下轴肩定位。

5.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述扭簧(301)具有一个初始扭转角，从而保证直形触杆(305)与秸秆的有效接触。

6.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述扭簧调节板(308)通过扭簧调节板固定套(303)固定于主轴(302)上，扭簧调节板(308)在扭簧调节板固定套(303)上的初始角度可调。

7.根据权利要求6所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述固定装置包括开关安装板(202)以及开关支撑架(203)；开关支撑架(203)为L形，竖直方向的面为弧形曲面，与扭簧调节板固定套(303)的外圆周面完全贴合并固接于该面，开关支撑架(203)的水平方向的面上有一弧度为60°的弧形长孔，将行程开关(2)以螺栓连接的方式安装在L形开关安装板(202)上后，再通过螺栓连接将开关安装板(202)固定在开关支撑架(203)上。

8.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述行程开关(2)共有六个，左右两侧各三个，分别与两个直形触杆(305)配合；所述显示面板(4)上有7个显示灯，其中位于两侧的六个显示灯分别由六个行程开关(2)控制，当两侧的六个显示灯不亮的时候中间的显示灯亮。

9.根据权利要求1所述的一种触杆式辅助导向避茬装置，其特征在于，所述平行支架(1)包括一个螺栓安装板(101)、两根带槽角钢(102)和两根槽钢(103)；两根槽钢(103)通过通孔套在主轴(302)上，通过螺栓连接分别与主轴(302)的上端与下端固定，两根带槽角钢(102)对称固接于螺栓安装板(101)上，且间距与槽钢(103)的宽度一致，使主轴(302)上的整个机构能够上下平移。