專利名稱：犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在犁耕作業(yè)過程中用于測量犁耕機(jī) 械下拉桿縱向力的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的犁耕機(jī)械均是通過拖拉機(jī)后懸掛機(jī)構(gòu)連接實現(xiàn)牽引作業(yè)，懸掛機(jī)構(gòu)中的 、上、下拉桿端部與耕具鉸接，下拉桿的中部通過提升桿與提升臂鉸接，提升臂與控制裝置連 接。對功率較大的犁耕機(jī)械，由于牽引力較大，耕具質(zhì)量大，通常采用下拉桿傳感的方式，測 量耕具作用在下拉桿縱向的拉力，然后將受力信息傳遞到控制裝置，實現(xiàn)對機(jī)組進(jìn)行控制 (即力控制方式)，如圖1所示，為下拉桿的受力示意圖，下拉桿的上游端部受力為銷軸作用 在下拉桿上的力N1 ；下游端部受力為耕具作用在下拉桿上的力Fn，主要是耕具的重力和土 壤的阻力；下拉桿的中部受力為提升臂通過提升桿對下拉桿施加的力P。由圖中可以看出， 下拉桿的受力分為兩部分，沿拉桿縱向力和垂直于拉桿縱向的力。傳統(tǒng)的測力方式，無論將 測力傳感器安裝在下拉桿的任意位置，測量的是上述兩種力的合力，并近似地將合力作為 下拉桿的縱向力，由于受垂直于縱向的力的影響，引起對縱向拉力的測量誤差較大，特別在 淺耕作業(yè)中，土壤阻力較小，這時耕具重力占主導(dǎo)，下拉桿的垂直分力很大，測量的結(jié)果誤 差也很大，甚至不能測定。因此，傳統(tǒng)的力控制方式只能近似地用在深耕作業(yè)，不適合用在 淺耕作業(yè)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，不論在 深耕作業(yè)還是在淺耕作業(yè)中，該測量裝置都能對下拉桿的縱向力進(jìn)行準(zhǔn)確測量，從而對耕 深進(jìn)行有效控制。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置， 包括力傳感器，所述力傳感器安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿上，所述下拉桿的延伸方 向為縱向，所述下拉桿的延伸方向所在的垂直平面為縱垂面；所述下拉桿包括第一拉桿半 體和第二拉桿半體，所述第一拉桿半體和所述第二拉桿半體之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自 由度的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉桿的縱向分力傳遞給所述力傳感器的安裝 部，所述力傳感器安裝于所述安裝部上，所述第一拉桿半體和第二拉桿半體通過所述連接 機(jī)構(gòu)和所述力傳感器固定在一起。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述力傳感器是銷軸式力傳感器。所述連接機(jī)構(gòu)包括與所述第一拉桿半體連接或設(shè)為一體的第一連接件，與所述第 二拉桿半體連接或設(shè)為一體的第二連接件，至少兩個銷軸固定于所述第一連接件上，所述 銷軸沿垂直于所述縱垂面的方向延伸，所述第二連接件上設(shè)有與所述銷軸一一對應(yīng)的縱向 長孔，在所述縱垂面內(nèi)所述縱向長孔的長度方向與所述下拉桿的縱向方向一致，所述銷軸 約束于所述縱向長孔中；所述安裝部包括設(shè)置于所述第二連接件上的橫向長孔，在所述縱垂面內(nèi)所述橫向長孔的長度方向與所述縱向長孔的長度方向垂直，所述銷軸式力傳感器固定于所述第一連接件上且約束于所述橫向長孔中。作為另一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述力傳感器是S型拉力傳感器。所述連接機(jī)構(gòu)包括與所述第一拉桿半體連接或設(shè)為一體的叉形的第一連接件，與 所述第二拉桿半體連接或設(shè)為一體的第二連接件，所述第二連接件插接于所述第一連接件 中，至少兩個銷軸固定于所述第一連接件上，所述銷軸沿垂直于所述縱垂面的方向延伸，所 述第二連接件上設(shè)有與所述銷軸一一對應(yīng)的縱向長孔，在所述縱垂面內(nèi)所述縱向長孔的長 度方向與所述下拉桿的縱向方向一致，所述銷軸約束于所述縱向長孔中；所述安裝部包括 設(shè)置于所述第一連接件上的第一安裝部和設(shè)置于所述第二連接件上的第二安裝部，所述S 型拉力傳感器的兩端分別通過一個連接桿與所述第一安裝部和第二安裝部鉸接。所述第一安裝部包括一個固定于所述第一連接件上的第一鉸接軸，所述第二安裝 部包括一個固定于所述第二連接件上的第二鉸接軸，所述第一鉸接軸、所述第二鉸接軸與 所述銷軸平行設(shè)置。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將傳統(tǒng)的拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿分成兩部分，包括第一拉桿半體和第 二拉桿半體，在第一拉桿半體和第二拉桿半體之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī) 構(gòu)，連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉桿的縱向分力傳遞給力傳感器的安裝部，力傳感器安裝于該 安裝部上，第一拉桿半體和第二拉桿半體通過連接機(jī)構(gòu)和力傳感器固定在一起。由于連接 機(jī)構(gòu)使第一拉桿半體和第二拉桿半體僅具有縱向自由度，所以連接機(jī)構(gòu)不承受下拉桿縱向 力、僅承受下拉桿受的垂直于縱向的力；由于設(shè)置于連接機(jī)構(gòu)上的安裝部僅將下拉桿的縱 向分力傳遞給力傳感器，因此力傳感器不受垂直于縱向力的影響，可以精確地測量出下拉 桿的縱向力，并通過控制機(jī)構(gòu)控制犁耕阻力。本發(fā)明解決了測量下拉桿縱向力時垂直于縱 向方向上的力對測量結(jié)果的影響，測量結(jié)果準(zhǔn)確，使力控制方式下的耕作機(jī)械作業(yè)更加精 確，不僅能用于深耕，在淺耕時也能達(dá)到比較好的效果。


圖1是拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿受力分析示意圖；圖2是拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)與耕具連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中A-A剖視圖；圖5是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6中B-B剖視圖。圖中1.下拉桿，11.第一拉桿半體，Illa.第一連接件，Illb.第一連接件，Illc. 第一連接件，12.第二拉桿半體，121a.第二連接件，121b.第二連接件，121c.第二連接件， 2a.橫向長孔，2b.橫向長孔，3.銷軸式力傳感器，4.縱向長孔，5.銷軸，6. S型拉力傳感器， 7.連接桿，8.第一鉸接軸，9.第二鉸接軸，101.上拉桿，102.提升桿，103.提升臂，104.耕 具，N1.銷軸作用在下拉桿上的力，P.提升臂通過提升桿對下拉桿施加的力，F(xiàn)n.耕具作用在 下拉桿上的力。
具體實施例方式如圖2所示，犁耕機(jī)械通過拖拉機(jī)后懸掛機(jī)構(gòu)連接實現(xiàn)牽引作業(yè)，懸掛機(jī)構(gòu)中的上拉桿101、下拉桿1端部與耕具104鉸接，下拉桿1的中部通過提升桿102與提升臂103 鉸接，提升臂103與控制裝置連接。實施例一如圖3和圖4共同所示，一種犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，包括力傳感器，力 傳感器采用銷軸式力傳感器3，該力傳感器3安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿1上，定義 下拉桿1的延伸方向為縱向，下拉桿1的延伸方向所在的垂直平面為縱垂面。該下拉桿1包括第一拉桿半體11和第二拉桿半體12，在第一拉桿半體11和第二 拉桿半體12之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)，在連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉 桿1的縱向分力傳遞給力傳感器的安裝部，力傳感器3安裝于該安裝部上，第一拉桿半體11 和第二拉桿半體12通過所述連接機(jī)構(gòu)和力傳感器3固定在一起。所述連接機(jī)構(gòu)包括與第一拉桿半體11連接或設(shè)為一體的第一連接件111a、與第 二拉桿半體12連接或設(shè)為一體的第二連接件121a，其中，第一連接件Illa為叉形結(jié)構(gòu)，第 二連接件121a伸入第一連接件Illa中。至少兩個銷軸5固定于第一連接件Illa上，本實 施例采用兩個銷軸5，銷軸5沿垂直于縱垂面的方向延伸，第二連接件121a上設(shè)有與銷軸5 一一對應(yīng)的兩個縱向長孔4，在縱垂面內(nèi)該縱向長孔4的長度方向與下拉桿1的縱向方向一 致，銷軸5約束于縱向長孔4中。所述安裝部包括設(shè)置于第二連接件121a上的橫向長孔2a，在縱垂面內(nèi)該橫向長 孔2a的長度方向與縱向長孔4的長度方向垂直，且橫向長孔2a位于兩個縱向長孔4的中 間位置。銷軸式力傳感器3固定于第一連接件Illa上且約束于橫向長孔2a中。由于兩個銷軸5固定于第一連接件Illa上，且約束于第二連接件121a上的橫向 長孔4中，因此使第一拉桿半體11和第二拉桿半體12僅具有縱向自由度，兩個銷軸5僅承 受垂直于下拉桿1縱向的力；而由于力傳感器3固定于第一連接件Illa上，且約束于第二 連接件121a上的縱向長孔2a中，具有垂直于下拉桿1縱向的自由度，因此只能承受沿下拉 桿1縱向的力，可以精確地測量出下拉桿1的縱向力。實施例二如圖5所示，一種犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，包括力傳感器，力傳感器采用 銷軸式力傳感器3，該力傳感器3安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的一個下拉桿1上，定義下拉桿 1的延伸方向為縱向，下拉桿1的延伸方向所在的垂直平面為縱垂面。該下拉桿1包括第一拉桿半體11和第二拉桿半體12，在第一拉桿半體11和第二 拉桿半體12之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)，在連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉 桿1的縱向分力傳遞給力傳感器的安裝部，力傳感器3安裝于該安裝部上，第一拉桿半體11 和第二拉桿半體12通過所述連接機(jī)構(gòu)和力傳感器3固定在一起。所述連接機(jī)構(gòu)包括與第一拉桿半體11連接或設(shè)為一體的套形的第一連接件 111b，與第二拉桿半體12連接或設(shè)為一體的柱形的第二連接件121b，本實施例中第二連接 件121b是棱柱形具體采用方柱形，當(dāng)然也可以是圓柱形等其它柱形結(jié)構(gòu)。第二連接件121b 插接于第一連接件Illb中且兩者的形狀相適配。
所述安裝部包括開設(shè)于第二連接件121b上的橫向長孔2b，該橫向長孔2b沿垂直于縱垂面的方向延伸，在縱垂面內(nèi)橫向長孔2b的長度方向垂直于下拉桿1的縱向，銷軸式 力傳感器3固定于第一連接件Illb上且約束于第二連接件121b的橫向長孔2b中。由于方柱形的第二連接件121b插接于形狀相適配的套形的第一連接件Illb中， 該結(jié)構(gòu)使得第一拉桿半體11和第二拉桿半體12僅具有縱向自由度，第一連接件Illb和第 二連接件121b僅承受垂直于下拉桿1縱向的力；而由于銷軸式力傳感器3固定于第一連 接件Illb上且約束于第二連接件121b的橫向長孔2b中，具有垂直于下拉桿1縱向的自由 度，因此只能承受沿下拉桿1縱向的力，可以精確地測量出下拉桿1的縱向力。實施例三如圖6和圖7共同所示，一種犁耕機(jī)械下拉桿縱向力裝置，包括力傳感器，該力傳 感器采用S型拉力傳感器6，S型拉力傳感器6安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿1上，定 義下拉桿1的延伸方向為縱向，下拉桿1的延伸方向所在的垂直平面為縱垂面。該下拉桿1包括第一拉桿半體11和第二拉桿半體12，在第一拉桿半體11和第二 拉桿半體12之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)，在連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉 桿1的縱向分力傳遞給力傳感器的安裝部，S型拉力傳感器6安裝于該安裝部上，第一拉桿 半體11和第二拉桿半體12通過所述連接機(jī)構(gòu)和S型拉力傳感器6固定在一起。所述連接機(jī)構(gòu)包括與第一拉桿半體11連接或設(shè)為一體的叉形的第一連接件 111c，與第二拉桿半體12連接或設(shè)為一體的第二連接件121c，第二連接件121c插接于第一 連接件Illc中，至少兩個銷軸5固定于第一連接件Illc上，本實施例采用兩個銷軸5，兩銷 軸5沿垂直于縱垂面的方向延伸，在第二連接件121c上設(shè)有與兩銷軸5 —一對應(yīng)的縱向長 孔4，在縱垂面內(nèi)該縱向長孔4的長度方向與下拉桿1的縱向方向一致，銷軸5約束于縱向 長孔4中。所述安裝部包括設(shè)置于第一連接件Illc上的第一安裝部和設(shè)置于第二連接件 121c上的第二安裝部，S型拉力傳感器6的兩端分別通過一個連接桿7與第一安裝部和第 二安裝部鉸接。所述第一安裝部包括一個固定于第一連接件Illc上的第一鉸接軸8，所述 第二安裝部包括一個固定于第二連接件121c上的第二鉸接軸9，第一鉸接軸8、第二鉸接軸 9與銷軸5平行設(shè)置。由于兩個銷軸5固定于第一連接件Illc上，且約束于第二連接件121c上的橫向 長孔4中，因此使第一拉桿半體11和第二拉桿半體12僅具有縱向自由度，兩個銷軸5僅承 受垂直于下拉桿1縱向的力；而由于S型拉力傳感器6兩端分別通過一個連接桿7與第一 連接件Illc上的第一安裝部和第二連接件121c上的第二安裝部鉸接，因此不承受垂直于 下拉桿1縱向的力，只承受沿下拉桿1縱向的力，可以精確地測量出下拉桿1的縱向力。上述實施例僅僅是本發(fā)明具體實施方式
的舉例，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的 內(nèi)容為準(zhǔn)。例如力傳感器的種類繁多，本發(fā)明僅對兩種力傳感器銷軸式力傳感器和S型 拉力傳感器、及與其相對應(yīng)的連接機(jī)構(gòu)和安裝部進(jìn)行了講解，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限 于使用這兩種力傳感器，可以是公知的其它樣式的力傳感器，只要滿足第一拉桿半體和第 二拉桿半體之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)、所述連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉 桿的縱向分力傳遞給所述力傳感器的安裝部，達(dá)到相同的使用效果，就在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)?？傊魏位诒景l(fā)明的技術(shù)啟示而進(jìn)行的等效變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi).
權(quán)利要求
犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，包括力傳感器，所述力傳感器安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿上，所述下拉桿的延伸方向為縱向，所述下拉桿的延伸方向所在的垂直平面為縱垂面；其特征在于所述下拉桿包括第一拉桿半體和第二拉桿半體，所述第一拉桿半體和所述第二拉桿半體之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉桿的縱向分力傳遞給所述力傳感器的安裝部，所述力傳感器安裝于所述安裝部上，所述第一拉桿半體和所述第二拉桿半體通過所述連接機(jī)構(gòu)和所述力傳感器固定在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述力傳感器 是銷軸式力傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述連接機(jī)構(gòu)包括與所述第一拉桿半體連接或設(shè)為一體的第一連接件，與所述第二 拉桿半體連接或設(shè)為一體的第二連接件，至少兩個銷軸固定于所述第一連接件上，所述銷 軸沿垂直于所述縱垂面的方向延伸，所述第二連接件上設(shè)有與所述銷軸一一對應(yīng)的縱向長 孔，在所述縱垂面內(nèi)所述縱向長孔的長度方向與所述下拉桿的縱向方向一致，所述銷軸約 束于所述縱向長孔中；所述安裝部包括設(shè)置于所述第二連接件上的橫向長孔，在所述縱垂面內(nèi)所述橫向長孔 的長度方向與所述縱向長孔的長度方向垂直，所述銷軸式力傳感器固定于所述第一連接件 上且約束于所述橫向長孔中。
4.如權(quán)利要求3所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述第一連接 件為叉形結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述連接機(jī)構(gòu) 包括與所述第一拉桿半體連接或設(shè)為一體的套形的第一連接件，與所述第二拉桿半體連接 或設(shè)為一體的柱形的第二連接件，所述第二連接件插接于所述第一連接件中且兩者的形狀 相適配；所述安裝部包括開設(shè)于所述第二連接件上的橫向長孔，所述橫向長孔沿垂直于所述縱 垂面的方向延伸，在所述縱垂面內(nèi)所述橫向長孔的長度方向垂直于所述下拉桿的縱向，所 述銷軸式力傳感器固定于所述第一連接件上且約束于所述第二連接件的橫向長孔中。
6.如權(quán)利要求5所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述第二連接 件是棱柱形。
7.如權(quán)利要求1所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述力傳感器 是S型拉力傳感器。
8.如權(quán)利要求7所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述連接機(jī)構(gòu) 包括與所述第一拉桿半體連接或設(shè)為一體的叉形的第一連接件，與所述第二拉桿半體連接 或設(shè)為一體的第二連接件，所述第二連接件插接于所述第一連接件中，至少兩個銷軸固定 于所述第一連接件上，所述銷軸沿垂直于所述縱垂面的方向延伸，所述第二連接件上設(shè)有 與所述銷軸一一對應(yīng)的縱向長孔，在所述縱垂面內(nèi)所述縱向長孔的長度方向與所述下拉桿 的縱向方向一致，所述銷軸約束于所述縱向長孔中；所述安裝部包括設(shè)置于所述第一連接件上的第一安裝部和設(shè)置于所述第二連接件上 的第二安裝部，所述S型拉力傳感器的兩端分別通過一個連接桿與所述第一安裝部和所述第二安裝部鉸接。
9.如權(quán)利要求8所述的犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，其特征在于所述第一安裝 部包括一個固定于所述第一連接件上的第一鉸接軸，所述第二安裝部包括一個固定于所述 第二連接件上的第二鉸接軸，所述第一鉸接軸、所述第二鉸接軸與所述銷軸平行設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種犁耕機(jī)械下拉桿縱向力測量裝置，包括力傳感器，所述力傳感器安裝于拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)中的下拉桿上，所述下拉桿的延伸方向為縱向；所述下拉桿包括第一拉桿半體和第二拉桿半體，所述第一拉桿半體和所述第二拉桿半體之間設(shè)有使兩者僅具有縱向自由度的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)上設(shè)有僅將下拉桿的縱向分力傳遞給所述力傳感器的安裝部，所述力傳感器安裝于所述安裝部上，所述第一拉桿半體和第二拉桿半體通過所述連接機(jī)構(gòu)和所述力傳感器固定在一起。本發(fā)明不論在深耕作業(yè)還是在淺耕作業(yè)中，都能對下拉桿縱向力進(jìn)行準(zhǔn)確測量，從而對耕深進(jìn)行有效控制。
文檔編號G01L5/16GK101846566SQ20101016243
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者王秀強(qiáng) 申請人:濰坊威度電子科技有限公司