一种锄刀入土深度及入土角度连续调节机构

技术领域

本发明涉及现代农业装备技术领域，尤其是涉及一种锄刀入土深 度及入土角度连续调节机构，其可适用于各种锄草机的锄草刀或锄草 单元（自带动力元件或检测装置的锄草刀）。

背景技术

20世纪60年代初，我国根据当时的国情对农业发展提出了一个口 号：农业的根本出路在于机械化。多年过去之后，我国许多地区在一 些作物的主要生产环节上已经基本实现了机械化作业，面对国内外农 业生产出现的新形势和新特点，农业机械发展也必须与之相适应。借 鉴国外农业机械发展的经验，我国农业机械也应该逐步向自动化、智 能化和精细化方向转变。

农田机械耕作或机械锄草，都会涉及各种农用刀具的问题，如中 耕机、旋耕机、锄草机、作畦机和收割机等，这些刀具解决了相应的 大田作业。锄草刀或锄草单元（自带动力元件或检测装置的锄草刀） 大部分是连接在仿形机构上使用，通过仿形轮与地面仿形保证锄刀恒 定的入土深度，但是大部分刀具的入土深度是不可调节的。但是在作 业或实验中发现，对于不同作物、不同土壤特质、不同土壤湿度以及 不同植物在不同生长时期采用不同的入土深度和入土角度会达到更理 想的作业效果。

并且，由于农用刀具或是锄草刀都要入土工作的原因，刀具底端 应位于整个农机的最底部，当将机器放下准备工作时，一定是刀具先 着地，因此刀具或刀具连接件如电机轴、传感器轴等就会承受整个机 器的重力，这样使刀具和刀具连接件容易损坏并减短了使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种锄刀入土深度及入土角度连续 调节机构，其可根据实际需要，调节入土深度、入土角度，并在刀具 受力后起到缓冲作用，从而保护刀具。

为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种锄刀入土深度及入土角度连续调节机构，包括与载体6固定 连接的机架5以及用于固定连接刀具的连接板1，其特征在于：所述连 续调节机构包括入土角度调节机构和入土深度调节机构，其中，

所述入土角度调节机构包括呈U形结构的连架杆3，其U形底边 与连接板1可转动地连接，U形开口端的两条侧边分别与机架5可转 动地连接；以及两端分别与连接板1和机架5可转动地连接的角度调 节连架杆4，所述角度调节连架杆4布置有旋转方向相反的两段螺纹， 且其上设置了具有与所述螺纹的旋转方向相配合的内螺纹的螺母套；

所述入土深度调节机构包括可转动地连接在机架5上的且长度可 调节的深度调节连架杆；一端与连架杆3的U形开口端的一条侧边可 转动地连接，另一端与所述深度调节连架杆可转动地连接的深度调节 连杆2，其中所述深度调节连杆2上还设置有防止深度调节连杆2与深 度调节连架杆共线的定位销10。

所述入土深度调节机构中的深度调节连架杆为第一深度调节连架 杆9，并且，所述入土深度调节机构包括可转动地连接在机架5上且设 置有螺纹孔的第一旋转铰链7；表面布置有外螺纹的第一深度调节连架 杆9，其穿过第二旋转铰链8上的通孔，并且穿过第一旋转铰链7的螺 纹孔与第一旋转铰链7螺纹连接；第二旋转铰链8，其通过其上的通孔 可滑动地连接在第一深度调节连架杆9上；一端与连架杆3的U形开 口端的一条侧边可转动地连接，另一端通过第二旋转铰链8与第一深 度调节连架杆9可转动地连接的深度调节连杆2。

所述入土深度调节机构中的深度调节连架杆为第二深度调节连架 杆11，并且所述入土深度调节机构包括与机架5可转动地连接的第二 深度调节连架杆11，所述第二深度调节连架杆11布置有旋转方向相反 的两段螺纹，且其上设置了具有与所述螺纹的旋转方向相配合的内螺 纹的螺母套；一端与连架杆3可转动地连接，另一端与第二深度调节 连架杆11可转动地连接的深度调节连杆2。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的一种锄刀入土深度及入土角度连续调节机构结构简单、 有效，并且加工安装方便，实用性强，其采用一连架杆可调的四连杆 机构调节刀具入土角度；采用一连架杆可调自由度为2且无死点的五 连杆机构调节刀具入土深度（如图4），或者通过变形，采用一连架杆 可调自由度为1且无死点的四连杆机构调解刀具的入土深度（如图5）， 并且使刀具具有受力向上浮动的功能，起到缓冲作用，从而保护刀具 和刀具连接件，增加其使用寿命。

附图说明

图1为本发明的锄刀入土深度及入土角度连续调节机构的第一实 施例的结构示意图；

图2为连接板1的安装平面处于竖直位置时，本发明第一实施例 的侧视图；

图3为本发明的锄刀入土深度及入土角度连续调节机构的第二实 施例的结构示意图；

图4为本发明第一实施例中入土深度调节机构的运动简图；

图5为本发明第二实施例中入土深度调节机构的运动简图。

附图标记

具体实施方式

下面，结合附图与实施例，进一步解释本发明的一种锄刀入土深 度及入土角度连续调节机构。

实施例1

如图1所示，本实施例的锄刀入土深度及入土角度连续调节机构 特别针对各种锄草机的锄草刀或锄刀单元自带动力元件或检测装置的 锄草刀的调节，包括与载体6固定连接的机架5，用于固定连接刀具的 连接板1，入土角度调节机构和入土深度调节机构。

其中，载体6可以是任何需要调节刀具入土深度或入土角度的农 机具，或平行四边形仿形机构。连接板1可以通过螺栓固定连接农用 刀具或锄草刀单元。

入土角度调节机构包括呈U形结构的连架杆3，其U形底边与连 接板1通过铰链可转动地连接，U形开口端的两条侧边分别与机架5 通过铰链可转动地连接；以及两端分别通过铰链与连接板1和机架5 可转动地连接的角度调节连架杆4，角度调节连架杆4布置有旋转方向 相反的两段螺纹，且其上设置了具有与所述螺纹的旋转方向相配合的 内螺纹的螺母套，可以通过旋转螺母套改变角度调节连架杆4的长度。

这样，本实施例的连接板1、连架杆3、角度调节连架杆4及机架 5构成了有四个旋转铰链且有一连架杆长度可调节的四连杆结构。当调 节角度调节连架杆4的长度等于连架杆3的长度时，连接板1的安装 平面处于竖直位置，如图2所示。当角度调节连架杆4的长度大于深 度调节连架杆3时，连接板1的安装平面与竖直平面呈现θ度的夹角。 通过改变角度调节连架杆4的长度来调节连接板1的安装平面与竖直 平面的夹角θ，从而调节安装在连接板1上刀具的入土角度。

由于刀具安装在连接板1上，所以改变连接板1距地面的距离， 就可以改变刀具的入土深度。刀具在工作时，由于重力的原因，连架 杆3为主动件向下运动的最低位置，通过调整连架杆3的极限最低位 置就能调节刀具的入土深度。

入土深度调节机构包括第一旋转铰链7、第二旋转铰链8、第一深 度调节连架杆9以及深度调节连杆2。

其中，第一旋转铰链7上设置有螺纹孔，且可转动地连接在机架5 上。

第一深度调节连架杆9的一端表面布置有外螺纹，其穿过第二旋 转铰链8上的通孔，并且通过第一旋转铰链7的螺纹孔与第一旋转铰 链7螺纹连接。由于第一旋转铰链7可以相对机架5旋转，而第一深 度调节连架杆9与第一旋转铰链7螺纹连接，因此，第一深度调节连 架杆9可以相对机架5旋转。并且，通过旋转第一深度调节连架杆9 可以改变第一深度调节连架杆9拧入第一旋转铰链7的长度，从而改 变第二旋转铰链8在第一深度调节连架杆9上运动的限位端面与第一 旋转铰链7之间的距离（如图4中的CD之间的距离）。

第二旋转铰链8，其通过其上的通孔可滑动地连接在第一深度调节 连架杆9上，并且由于带通孔的第二旋转铰链8可以在深度调节连杆2 上转动，所以第一深度调节连架杆9也可以相对深度调节连杆2转动。

深度调节连杆2，其一端与连架杆3的U形开口端的一条侧边可 转动地连接，另一端通过第二旋转铰链8与第一深度调节连架杆9可 转动地连接。其中所述深度调节连杆2上还设置有防止深度调节连杆2 与第一深度调节连架杆9共线的定位销10。

在本实施例中，入土深度调节机构具有4个转动副，1个移动副的 自由度为2的五连杆机构。本实施例的入土深度调节机构的工作时， 连架杆3位于极限最低位置时，通过旋转第一深度调节连架杆9调整 第二旋转铰链8和第一旋转铰链7之间的距离，来改变第二旋转铰链8 在第一深度调节连架杆9上滑动的极限位置，最终改变连架杆3极限 最低位置。

定位销10固定连接在深度调节连杆2上，主要起限位的作用，使 五连杆机构无法进入死点位置（机械原理中四连杆机构的专业名词， 指转动角为0的情况，四连杆架构出现“顶死”现象，主动件无法转 动）。由于连架杆3的极限最低位置为深度调节连杆2和第一深度调节 连架杆9共线时的位置，也就是死点位置。将定位销10设置在深度调 节连杆2上，限制了深度调节连杆2相对连架杆3的旋转角度，使深 度调节连杆2和第一深度调节连架杆9无法共线，因此克服了死点位 置。

工作过程：

本实施例可以通过螺栓安装在农机上使用，主要用于农用刀具入 土深度、入土角度的调节及刀具受力缓冲，特别针对锄草机的锄草刀 或是锄草单元。工作之前，先将刀具安装在连接板1上，在农机具处 于抬起非工作状态时调整锄刀入土深度和入土角度，达到作业需要的 位置，具体调节方法如下。

入土角度的调节：通过旋转角度调节连架杆4的螺母套改变角度 调节连架杆4的长度，来调节连接板1的安装平面与竖直平面的夹角 θ，从而改变安装在连接板1上刀具的入土角度。由于角度调节连架 杆4的长度变化是连续的，因此锄刀入土角度调节也为连续量。

入土深度调节：通过不同方向旋转第一深度调节连架杆9，使其拧 入带螺纹孔旋转铰链7的长度变化，从而改变第二旋转铰链8的限位 端面和第一旋转铰链7之间的距离，改变第二旋转铰链8在第一深度 调节连架杆9上滑动的极限位置，从而改变深度调节连架杆3极限最 低位置。图4为本实施例的运动简图，其中，A代表连接连架杆3与 机架5的铰链，B代表连接连架杆3与深度调节连杆2的铰链，C代表 第二旋转铰链8，D代表第一旋转铰链7，E代表定位销10。从图4- ②到图4-③可以看到CD之间的距离变长，使滑块C，即第二旋转铰 链8可活动的极限位置改变，使连架杆3的偏转角度从α1度变到α2 度，从而使连架杆3末端到地面的距离从h2变到h3，由此改变了刀具 的入土深度。

刀具的入土深度和入土角度调节好后，即可以进行使用。

本实施例的受力缓冲功能：工作前，将农机具慢慢放到工作高度 的过程中，刀具首先接触地面，之后受到地面向上的支撑力，这个力 传递到连架杆3上，连架杆3受力向上运动，使刀具的受力得到缓冲， 如图4-①所示。刀具工作过程中由于重力及土地阻力的原因，连架杆3 又回到了极限最低点的位置，即入土深度调节机构从图4-①变为4-②， 连架杆3受力向上运动使末端到地面的距离变为h1，h1-h2正好等于刀 具的入土深度。

实施例2

如图3所示，本实施例的锄刀入土深度及入土角度连续调节机构 包括与载体6固定连接的机架5，用于固定连接刀具的连接板1，入土 角度调节机构和入土深度调节机构。

其中机架5、连接板1和入土角度调节机构与实施例1中相同，其 结构及工作过程参照实施例1的内容。

在本实施例中，入土深度调节机构包括通过铰链与机架5可转动 地连接的第二深度调节连架杆11，所述第二深度调节连架杆11布置有 旋转方向相反的两段螺纹，且其上设置了具有与所述螺纹的旋转方向 相配合的内螺纹的螺母套；一端通过铰链与连架杆3可转动地连接， 另一端通过铰链与第二深度调节连架杆11可转动地连接的深度调节连 杆2，其中所述深度调节连杆2上还设置有防止深度调节连杆2与第二 深度调节连架杆11共线的定位销10。

在实施例1中，深度调节连杆2通过第二旋转铰链8不但可以相 对于第一深度调节连架杆9转动，还可以在第一深度调节连接杆9的 轴向方向上滑动。但是在本实施例中，深度调节杆2仅可以相对于第 二深度调节连架杆11转动。

图5为本发明第二实施例中入土深度调节机构的运动简图，其中， A代表连接连架杆3与机架5的铰链，B代表连接连架杆3与深度调 节连杆2的铰链，C代表连接第二深度调节连架杆11与深度调节连杆 2的铰链，D代表连接第二深度调节连架杆11与机架5的铰链，E代 表定位销10。图5中①、②、③的与运动位置分别对应图4中①、②、 ③。

如图5所示，本实施例将实施例1中自由度为2的五连杆机构转 化为1连架杆可调且自由度为1的四连杆机构，并且同样实现了入土 深度调节及受力缓冲的功能。

本实施例的入土深度调节功能：通过旋转第二深度调节连架杆11 的螺母套改变第二深度调节连架杆11的长度，从而改变CD之间的距 离，从图5-②到图5-③可以看到CD之间的距离变长，使连架杆3的 偏转角度从α1度变到α2度，从而使连架杆3末端到地面的距离从h2 变到h3，由此改变了刀具的入土深度。

本实施例的受力缓冲功能：工作前，将农机具慢慢放到工作高度 的过程中，刀具首先接触地面，之后受到地面向上的支撑力，这个力 传递到连架杆3上，连架杆3受力向上运动，使刀具的受力得到缓冲， 如图5-①所示。刀具工作过程中由于重力及土地阻力的原因，连架杆3 又回到了极限最低点的为置，即入土深度调节机构从图5-①变为5-②， 连架杆3受力向上运动使末端到地面的距离变为h1，h1-h2正好等于刀 具的入土深度。