一種具有球鉸連接及液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)的水田平地裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)水田平整機(jī)具，尤其涉及一種具有球鉸連接及液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)的水田平地裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)田表面平整狀況對(duì)灌溉質(zhì)量和效率有著重要影響，土地被平整后可提高作物產(chǎn)量20%~30%，可節(jié)約水30%~50%，水田土地利用率大大提高，并可減少農(nóng)藥、化肥和除草劑的使用量。水田平地機(jī)的工作效率、精度很大程度上影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量。
[0003]水稻生產(chǎn)對(duì)水田平整要求很高。為保證水稻種植時(shí)水田濕潤(rùn)而基本無(wú)水層，必須進(jìn)行水田平整，以有利于插播后灌水均勻不造成淹苗。拋秧的稻田更需要保證一定的平整程度，地不平，水層深淺不一致，將導(dǎo)致拋秧后水層深處漂苗，沒(méi)水處秧苗根扎不進(jìn)泥漿中。
[0004]水稻田面平整有利于機(jī)器在田間進(jìn)行各項(xiàng)工作。如果田面不平整，種植管理期和收獲期排水后，低洼的地方排水不好，影響作業(yè)機(jī)械的行走和作業(yè)質(zhì)量。
[0005]因此，需要一種控制精準(zhǔn)、性能可靠、作業(yè)效率高的水田平地裝置。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種具有球鉸連接及液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)的水田平地裝置，正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種水田平整機(jī)具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種水田平地作業(yè)范圍廣、結(jié)構(gòu)緊湊且穩(wěn)定可靠的具有球鉸連接及液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)的水田平地裝置。本發(fā)明應(yīng)用對(duì)象為農(nóng)業(yè)水田，而農(nóng)業(yè)水田的特點(diǎn)是耕種面積大，土壤上方有一定深度的水層，土壤由于長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中比較松軟。根據(jù)水田的特點(diǎn)，需利用較長(zhǎng)的刮刀4m，5m，6m或者根據(jù)需要設(shè)定的長(zhǎng)度，以提高水田平整效率且刮刀具有應(yīng)一定強(qiáng)度和耐磨性，可以在刀背上用螺栓等方式安裝可拆卸的耐磨刀片，延長(zhǎng)刮刀的使用壽命。長(zhǎng)刮刀平整水田需要大牽引力，本水田平地裝置通過(guò)拖拉機(jī)或有類似功能及可自帶標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)式懸掛裝置的牽引車輛的標(biāo)準(zhǔn)后懸掛裝置連接，利用拖拉機(jī)上的液壓動(dòng)力輸出控制裝置，通過(guò)控制液壓缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)刮刀的水平位置，達(dá)到水田平整的目的。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:具有球鉸連接及液壓缸組成連桿機(jī)構(gòu)的水田平地裝置，所述水田平地裝置通過(guò)三點(diǎn)式懸掛裝置2連接拖拉機(jī)1，所述裝置可實(shí)現(xiàn)刮刀四個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即刮刀升降、刮刀擺動(dòng)、刮刀平擺以及刮刀角度變換；所述裝置由連接板3、機(jī)架4、擺架5、Y型座8、刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6、刮刀擺動(dòng)液壓缸12、刮刀角變液壓缸11、角位器9、刮刀10、牽引架13和球鉸機(jī)構(gòu)14組成，其中:機(jī)架4一端與連接板3固接，另一端與擺架5固接，3個(gè)Y型座8分別與擺架5鉸接，其中2個(gè)Y型座8分別位于擺架5左右兩側(cè)鉸接，第3個(gè)Y型座8位于擺架5 —側(cè)下部鉸接；刮刀左提升液壓缸7和刮刀右提升液壓缸6的耳軸分別與相應(yīng)的位于擺動(dòng)架5左右兩側(cè)的Y型座8鉸接，刮刀擺動(dòng)液壓缸12的耳軸與位于擺架5 —側(cè)下部的Y型座8鉸接；刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12的耳環(huán)相對(duì)應(yīng)的分別與位于牽引架13上的三個(gè)球鉸連接；所述刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12分別能繞著相應(yīng)的Y型座8相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，3個(gè)Y型座8通過(guò)其鉸接軸能分別相對(duì)于擺架5轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刮刀升降、刮刀擺動(dòng)和刮刀側(cè)移平擺；牽引架13前端為第一球鉸15，與安裝在連接板3上的球面軸承座組成球鉸機(jī)構(gòu)14，形成球鉸式連接，使?fàn)恳?3形成繞球鉸機(jī)構(gòu)中心的運(yùn)動(dòng)；所述球鉸機(jī)構(gòu)14的球頭在關(guān)節(jié)軸承座內(nèi)可實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，分別為繞著球鉸中心的X軸即拖拉機(jī)直行方向旋轉(zhuǎn)、繞著y軸即平地裝置側(cè)向旋轉(zhuǎn)和繞著z軸即垂直于水平面方向旋轉(zhuǎn)；實(shí)現(xiàn)以球頭為旋轉(zhuǎn)中心，牽引架13及刮刀10通過(guò)刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12的驅(qū)動(dòng)與機(jī)架4形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)；兩刮刀角變液壓缸11對(duì)稱布置于牽引架13兩側(cè)，刮刀角變液壓缸11 一端耳環(huán)與牽引架13上兩側(cè)翼板鉸接，另一端耳環(huán)與固定在刮刀10上的角位器9連接，角變液壓缸11，可根據(jù)刮刀長(zhǎng)度，縮減為一根液壓缸位于牽引架12的中央的前方或后方，形成推或拉的連接形式。所述刮刀10與角位器9通過(guò)螺栓連接，使之能一體運(yùn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明中，刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12的初始安裝位置為:刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓6為豎直方向，刮刀擺動(dòng)液壓缸12為傾斜，使刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12與擺架5和牽引架13構(gòu)成空間連桿機(jī)構(gòu)形式。
[0009]本發(fā)明中，刮刀擺動(dòng)液壓缸12傾斜安裝在平行于刮刀左提升液壓缸7和刮刀右提升液壓缸6的平面內(nèi)的前方或后方，向左或向右傾斜。
[0010]本發(fā)明中，位于牽引架13上兩側(cè)翼板上的兩根刮刀角變液壓缸11，可根據(jù)刮刀長(zhǎng)度，縮減為一根液壓缸位于牽引架12的中央的前方或后方，形成推或拉的連接形式。
[0011]本發(fā)明中的連接板3向前與標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)式懸掛裝置2鉸接，向后與機(jī)架4剛性連接或焊接。連接板3應(yīng)具有一定高度，使機(jī)架4與牽引架13的相對(duì)位置能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求。連接板3具有足夠的強(qiáng)度，在作業(yè)過(guò)程中，所受X軸方向的力，通過(guò)牽引架13及球鉸機(jī)構(gòu)14、角位器9、刮刀10組成的整體傳遞到連接板3所受y軸方向的力，通過(guò)機(jī)架4傳遞至連接板3。
[0012]本發(fā)明中，機(jī)架4與擺架5組成整體，擺架5剛性連接或焊接在機(jī)架4 一端的端面上。機(jī)架4應(yīng)具有足夠強(qiáng)度與剛度，以承受z軸方向的力。由于機(jī)架4為懸臂狀態(tài)，其長(zhǎng)度在滿足要求的情況下盡可能縮短，為進(jìn)一步加強(qiáng)機(jī)架4的剛度，在機(jī)架4與連接板3之間可增加加強(qiáng)板。為避免刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12之間的運(yùn)動(dòng)干涉，擺架5具有一定的寬度和高度，滿足三個(gè)Y型座8安裝位置的要求。
[0013]本發(fā)明中，球鉸機(jī)構(gòu)14、牽引架13、角位器9和刮刀10組成一個(gè)整體。一個(gè)較大球鉸焊接于牽引架13前端，成為球鉸機(jī)構(gòu)14的第一球鉸15，焊接在牽引架上。其余三個(gè)分別為刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6、刮刀擺動(dòng)液壓缸12與牽引架13相連的第三球鉸17、第四球鉸18、第二球鉸16。為避免刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和刮刀擺動(dòng)液壓缸12之間的運(yùn)動(dòng)干涉，牽引架13具有一定寬度，滿足與液壓缸相連的球鉸位置具有一定距離的要求，且牽引架13的長(zhǎng)度與機(jī)架4相適應(yīng)。角位器9具有一定長(zhǎng)度且翼板具有一定高度，使刮刀角變液壓缸11離水面有一定距離，角位器9和刮刀角變液壓缸11共同實(shí)現(xiàn)刮刀切削角度變換，實(shí)現(xiàn)一個(gè)改變刮刀角度的輔助功能。刮刀10應(yīng)具有較大寬度，以提高作業(yè)效率。刮刀表面可通過(guò)螺栓連接耐磨鋼板，以延長(zhǎng)提高刮刀使用壽命，且方便更換。
[0014]在水田平整作業(yè)過(guò)程中，水田土壤可能高低不平，因此需要根據(jù)平整土壤的深度要求水平調(diào)節(jié)刮刀的上下位置；水田需要挖溝或者在傾斜刮坡作業(yè)中，需要刮刀繞著X軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，實(shí)現(xiàn)刮刀傾斜；平整田埂附件的土壤，拖拉機(jī)很難精確地駕駛到所需位置，刮刀可從拖拉機(jī)側(cè)向伸出，刮平未平整過(guò)的土壤；不同水田土壤狀況不一樣，為了適應(yīng)不同的土壤，刮刀切削角度需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，更好地實(shí)現(xiàn)平整效果。
[0015]根據(jù)水田平整的需要，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)刮刀多自由度運(yùn)動(dòng)，其原理為:
水田平地裝置作業(yè)過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)水田平整，刮刀的四個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，即刮刀升降運(yùn)動(dòng)、刮刀擺動(dòng)、刮刀平擺及刮刀角度變換。實(shí)現(xiàn)鏟刀多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵是由牽引架及前段的球鉸機(jī)構(gòu)以及連桿機(jī)構(gòu)。球鉸機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，即能使?fàn)恳芗肮蔚兑郧蛐臑檫\(yùn)動(dòng)中心，繞著X軸、y軸、z軸旋轉(zhuǎn)；與液壓缸連接的Y型座實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)即胡克副，即Y型座本身繞著I，軸相對(duì)于擺架的轉(zhuǎn)動(dòng)和液壓缸繞著X’軸相對(duì)于Y型座的轉(zhuǎn)動(dòng)。刮刀擺動(dòng)液壓缸12、刮刀左提升液壓缸7、刮刀右提升液壓缸6和牽引架組成連桿機(jī)構(gòu)。鉸點(diǎn)位置分別為與三個(gè)液壓缸相連的三個(gè)胡克副和三個(gè)球鉸副處，三個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)牽引架及刮刀、角位器、刮刀角變液壓缸等組成的整體在空間中多自由度的運(yùn)動(dòng)。球鉸機(jī)構(gòu)三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)及Y型座兩個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)均能夠配合四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，使得刮刀實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)。正是這種刮刀可實(shí)現(xiàn)的多自由度運(yùn)動(dòng)，可以使得刮刀實(shí)現(xiàn)各種繁雜的水田平整作用，包括傾斜刮平作用。
[0016]在水田平地裝置中，共有七個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，分別為刮刀左提升液壓缸的缸體和活塞桿、刮刀右提升液壓缸的缸體和活塞桿、刮刀擺動(dòng)液壓缸的缸體和活塞以及牽引架。液壓缸通過(guò)Y型座與擺架之間連接形成的胡克副可以等效為球銷副19，共有三個(gè)，液壓缸的缸體和活塞桿之間的連接為移動(dòng)副20共有三個(gè)，三個(gè)液壓缸活塞桿與牽引架之間的連接為球面副21共有三個(gè)，牽引架與連接板之間的連接為球面副21共有一個(gè)。每個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在空間中具有六個(gè)自由度，每個(gè)球銷副19具有兩個(gè)自由度和四個(gè)約束，每個(gè)球面副21具有三個(gè)自由度和三個(gè)約束，每個(gè)移動(dòng)副20具有一個(gè)自由度和五個(gè)約束。在水田平地裝置中