一种适用于田间作业的轮式农用机械行进速度模拟装置

技术领域

本发明属于农机装备智能化技术领域，具体涉及一种适用于田间作业的轮式农用机械行进速度模拟装置。

背景技术

田间作业机械包括耕整地机械、播种与施肥机械、育苗移栽机械、中耕与植保机械和作物收获机械等诸多种类，随着农业现代化的不断深入，对提高其自动化和智能化水平的需求日益迫切，上述机械通常都具有主要作业参数与行进速度线性相关的特点：比如在株距一定的条件下，播种机排种部件和施肥部件的转速与地轮转速线性相关；喷药机喷施部件的即时喷量与行进速度线性相关；联合收割机的即时喂入量与行进速度线性相关等。为了提升作业机械的自动化和智能化水平，需要开展大量的设计、改进、测试和验证等研究工作，如果缺乏行进速度模拟装置，单纯依靠田间实机测试往往存在如下问题：

1.田间实机测试只能在样机完成组装之后进行，在关键核心部件的研制阶段，样机尚未形成，部件的设计性能参数无法得到有效验证。

2.由于田间作业环境恶劣、工况复杂、测试条件有限，即使发现问题也难以排查原因、确定故障所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于田间作业的轮式农用机械行进速度模拟装置，以解决目前在轮式农用机械的自动化和智能化设计、改进等研发过程中因缺少行进速度模拟装置而导致存在的上述诸多问题。

使用本发明的行进速度模拟装置能够提升研发效率和研发水平，降低测试成本、缩短研发周期。

本发明的行进速度模拟装置适用于轮式农用机械的自动化和智能化的研发和升级改造工作。

本发明为实现上述目的，采取的技术方案如下：

一种适用于田间作业的轮式农用机械行进速度模拟装置，包括手轮组件、电磁离合器组件、直流减速电机组件、手轮侧轴承支架组件、测速盘组件、离合器侧轴承支架组件以及安装支架；所述电磁离合器组件的从动盘与所述手轮组件中的六方轴刚性连接，所述测速盘组件分别与所述六方轴及安装支架刚性连接，所述离合器侧轴承支架组件分别与所述六方轴以及安装支架刚性连接，且离合器侧轴承支架组件设置在电磁离合器组件和测速盘组件之间，所述手轮侧轴承支架组件与六方轴以及安装支架刚性连接，且手轮侧轴承支架组件设置在测速盘组件与手轮组件的手轮之间，所述直流减速电机组件的电机支架与安装支架刚性连接，直流减速电机组件的输出端与电磁离合器组件的主动摩擦片刚性连接。

进一步的是，所述手轮组件由手轮、螺母、平垫以及六方轴组成；所述六方轴一端为具有外螺纹的圆柱轴，所述圆柱轴的横截面积小于六方轴的横截面积，手轮通过螺母和平垫固定在六方轴所述一端。

进一步的是，所述电磁离合器组件包括电磁线圈、主动摩擦片、从动摩擦片以及从动盘；所述电磁线圈与主动摩擦片一侧端面刚性连接，所述从动摩擦片与从动盘一侧端面刚性连接，所述主动摩擦片与从动摩擦片相邻设置且二者之间设有0.2-0.5毫米的间隙，所述从动盘与所述手轮组件中的六方轴的另一端刚性连接。

进一步的是，所述离合器侧轴承支架组件包括轴承支架一、轴承一、六方轴轴套一以及轴用挡圈一；所述六方轴轴套一套装在六方轴上且二者刚性连接，六方轴轴套一通过轴承一安装在轴承支架一上，所述轴承支架一与安装支架刚性连接，所述轴用挡圈一与六方轴卡接，且轴用挡圈一与轴承一的内圈朝向测速盘组件的一侧端面相接触，从而限制轴承支架一的轴向移动。

进一步的是，所述手轮侧轴承支架组件包括轴承支架二、轴承二、六方轴轴套二以及轴用挡圈二；所述六方轴轴套二套装在六方轴上且二者刚性连接，六方轴轴套二通过轴承二安装在轴承支架二上，所述轴承支架二与安装支架刚性连接，所述轴用挡圈二与六方轴卡接，且轴用挡圈二与轴承二的内圈朝向测速盘组件的一侧端面相接触，从而限制轴承支架二的轴向移动。

进一步的是，所述测速盘组件包括测速盘支架、薄壁轴承、测速盘、磁铁、密封圈、接近开关以及速度信号连接器；所述测速盘套装在六方轴上且二者刚性连接，且测速盘通过薄壁轴承安装在测速盘支架上，所述测速盘支架与安装支架刚性连接，所述磁铁的数量为多个，多个磁铁沿测速盘圆周方向均匀嵌入至测速盘的端面内，所述接近开关安装在测速盘支架上，并与磁铁的间隙为0.2-0.5毫米；所述密封圈嵌入测速盘支架的端面上，并与薄壁轴承的端面紧密接触，所述速度信号连接器通过螺纹连接安装在测速盘支架上，所述接近开关的引线通过速度信号连接器引出。

进一步的是，所述直流减速电机组件包括电机支架、直流电机、行星减速器、减速器输出轴、减速器输出轴套、减速器支架以及电机线连接器；所述直流电机安装在电机支架上，直流电机的电源线通过电机线连接器引出，所述电机线连接器安装在电机支架上，直流电机与行星减速器刚性连接，直流电机输出端与行星减速器输入端刚性连接，所述行星减速器的减速器输出轴套装在减速器输出轴套内的一端且二者刚性连接，所述减速器输出轴套所述一端与主动摩擦片的中心孔刚性连接；所述行星减速器安装在减速器支架上，所述减速器支架与安装支架刚性连接。

进一步的是，直流电机与控制器信号连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：可以为适用于田间作业的轮式农用机械的研发和改进工作提供一套行进速度模拟装置，解决目前研发工作中普遍缺乏辅助测试设备的难题，具体说明如下：

1、借助测速盘组件中的接近开关对经过的磁铁的数量进行检测，可以精准地反馈六方轴转过的角度，并输出相应数量的脉冲信号，结合计时功能，即可提供与六方轴转速相对应的模拟行进速度信号。

2、通过人工拨动手轮，可以产生不定时长、不定转速等富于变化的模拟速度信号，能够充分验证受测部件的速度响应能力和动作精度(借助人工拨动手轮动作的随机性，可以产生更加富于变化的、没有规律的速度模拟信号，从而对受测部件的响应时间以及准确性做出充分验证。比如将速度模拟信号接入电驱排种器，那么由人工不定时刻、不定时长地拨动手轮，排种器就应该与手轮产生随动现象，即手轮转，排种器就转；手轮停、排种器就停；手轮快转，排种器就快转、手轮减速，排种器的转速也同步降低。这种随机性的测试，对受测部件的响应速度和控制精度能够实现更为全面准确的测试)。

3、可以通过直流电机在电磁离合器组件的接合作用下带动六方轴旋转，借助技术手段可以实现直流电机转速的编程控制，从而提供更为精准、省力和高效的模拟测试条件。

附图说明

图1是本发明的外观轴测图；

图2是本发明的轴测剖视图；

图3是图2中的A处局部放大图；

图4是图2中的B处局部放大图；

图5是本发明的测速盘组件的剖视图；

图6是本发明的总体结构爆炸图。

上述附图涉及的部件名称及对应的附图标记如下：

1-手轮组件；2-手轮侧轴承支架组件；3-离合器侧轴承支架组件；4-测速盘组件；5-电磁离合器组件；6-直流减速电机组件；7-安装支架；11-手轮；12-螺母；13-平垫；14-六方轴；21-轴承支架二；22-轴承二；23-六方轴轴套二；24-轴用挡圈二；31-轴承支架一；32-轴承一；33-六方轴轴套一；34-轴用挡圈一；41-测速盘支架；42-薄壁轴承；43-测速盘；44-磁铁；45-密封圈；46-接近开关；47-速度信号连接器；51-电磁线圈；52-主动摩擦片；53-从动摩擦片；54-从动盘；61-电机支架；62-直流电机；63-行星减速器；64-减速器输出轴套；65-减速器支架；66-电机线连接器；67-减速器输出轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：如图1-图6所示，本实施方式记载了一种适用于田间作业的轮式农用机械行进速度模拟装置，包括手轮组件1、电磁离合器组件5、直流减速电机组件6、手轮侧轴承支架组件2、测速盘组件4、离合器侧轴承支架组件3以及安装支架7；所述电磁离合器组件5的从动盘54与所述手轮组件1中的六方轴14刚性连接，所述测速盘组件4分别与所述六方轴14及安装支架7刚性连接，所述离合器侧轴承支架组件3分别与所述六方轴14以及安装支架7刚性连接，且离合器侧轴承支架组件3设置在电磁离合器组件5和测速盘组件4之间，所述手轮侧轴承支架组件2与六方轴14以及安装支架7刚性连接，且手轮侧轴承支架组件2设置在测速盘组件4与手轮组件1的手轮11之间，所述直流减速电机组件6的电机支架61与安装支架7刚性连接，直流减速电机组件6的输出端(减速器输出轴套64)与电磁离合器组件5的主动摩擦片52刚性连接。

进一步的是，所述手轮组件1由手轮11、螺母12、平垫13以及六方轴14组成；所述六方轴14一端为具有外螺纹的圆柱轴，所述圆柱轴的横截面积小于六方轴14的横截面积，手轮11通过螺母12和平垫13固定在六方轴14所述一端(手轮11采用不锈钢材质，外径(直径)200mm，中心加工有M14规格的内螺纹孔；六方轴14一端外壁加工有M14规格的外螺纹，手轮11与六方轴14一端通过螺纹刚性连接，再通过螺母12和平垫13紧固防止松脱)，当人工拨动手轮11转动时，六方轴14会随之旋转，其转速大小及变化与人工操作密切相关。

进一步的是，所述电磁离合器组件5包括电磁线圈51、主动摩擦片52、从动摩擦片53以及从动盘54；所述电磁线圈51与主动摩擦片52一侧端面刚性连接，所述从动摩擦片53与从动盘54一侧端面刚性连接，所述主动摩擦片52与从动摩擦片53相邻设置且二者之间设有0.2-0.5毫米的间隙，所述从动盘54与所述手轮组件1中的六方轴14的另一端刚性连接。当从动盘54旋转时，六方轴14会随之旋转。

进一步的是，所述离合器侧轴承支架组件3包括轴承支架一31、轴承一32、六方轴轴套一33以及轴用挡圈一34；所述六方轴轴套一33套装在六方轴14上且二者刚性连接，六方轴轴套一33通过轴承一32安装在轴承支架一31上，所述轴承支架一31与安装支架7刚性连接，所述轴用挡圈一34与六方轴14卡接，且轴用挡圈一34与轴承一32的内圈朝向测速盘组件4的一侧端面相接触，从而限制轴承支架一31的轴向移动。

进一步的是，所述手轮侧轴承支架组件2包括轴承支架二21、轴承二22、六方轴轴套二23以及轴用挡圈二24；所述六方轴轴套二23套装在六方轴14上且二者刚性连接，六方轴轴套二23通过轴承二22安装在轴承支架二21上，所述轴承支架二21与安装支架7刚性连接，所述轴用挡圈二24与六方轴14卡接，且轴用挡圈二24与轴承二22的内圈朝向测速盘组件4的一侧端面相接触，从而限制轴承支架二21的轴向移动。

上述两个轴承支架组件(离合器侧轴承支架组件3和手轮侧轴承支架组件2)起到了将手轮组件1固定在安装支架7之上，并保证手轮11和六方轴14自由转动的作用。

进一步的是，所述直流减速电机组件6包括电机支架61、直流电机62、行星减速器63、减速器输出轴67、减速器输出轴套64、减速器支架65以及电机线连接器66；所述直流电机62安装在电机支架61上，直流电机62的电源线通过电机线连接器66引出，所述电机线连接器66安装在电机支架61上，直流电机62与行星减速器63刚性连接，直流电机62输出端与行星减速器63输入端刚性连接，所述行星减速器63的减速器输出轴67套装在减速器输出轴套64内的一端且二者刚性连接，所述减速器输出轴套64所述一端与主动摩擦片52的中心孔刚性连接；所述行星减速器63安装在减速器支架65上，所述减速器支架65与安装支架7刚性连接。

当直流电机62转动时，经过行星减速器63减速增扭后，减速器输出轴67经减速器输出轴套64带动主动摩擦片52旋转，如果此时电磁线圈51通电，在电磁力的作用下，从动摩擦片53同步旋转，最终由从动盘54带动六方轴14旋转。可以通过与直流电机62信号连接的可编程控制器(PLC)对直流电机62的转速进行预设控制，从而模拟作业机具起动、加速、减速及停止等常规作业过程的速度变化过程，提高模拟的精度、提升测试效率，减少人力消耗。

进一步的是，所述测速盘组件4包括测速盘支架41、薄壁轴承42、测速盘43、磁铁44、密封圈45、接近开关46以及速度信号连接器47；所述测速盘43套装在六方轴14上且二者刚性连接，且测速盘43通过薄壁轴承42安装在测速盘支架41上，所述测速盘支架41与安装支架7刚性连接，所述磁铁44的数量为多个(优选数量为20个)，多个磁铁44沿测速盘43圆周方向均匀嵌入至测速盘43的端面内，所述接近开关46安装在测速盘支架41上，并与磁铁44的间隙为0.2-0.5毫米；所述密封圈45嵌入测速盘支架41的端面上，并与薄壁轴承42的端面紧密接触，防止外界灰尘和潮气进入薄壁轴承42内部；所述速度信号连接器47通过螺纹连接安装在测速盘支架41上，所述接近开关46的引线通过速度信号连接器47引出。

当六方轴14带动测速盘43转动时，均匀分布在测速盘43上的多个磁铁44依次通过接近开关46的检测端。由于二者的距离为0.5mm，处于接近开关46的有效检测范围之内，因此当磁铁44通过时，接近开关46会发出一个脉冲信号，当六方轴14转动1圈时，接近开关46会发出多个脉冲信号(若磁铁44的数量为20个，则接近开关46会发出20个脉冲信号)。由于脉冲信号的频率与手动或电动产生的模拟转速密切相关，可以作为模拟速度信号接入受测系统，测试受测部件的随动特性和响应速度，提高部件研发工作的效率。

本发明通过人工对手轮11的拨动，可以产生不定时长、不定转速等富于变化的模拟速度信号，能够充分验证受测部件的速度响应能力和动作精度；还可以通过直流电机62在电磁离合器组件5的接合作用下带动测速盘43旋转，并对直流电机62转速进行控制，同样可以产生多种多样的模拟速度信号，从而提供更为精准、省力和高效的模拟测试条件，本发明旨在解决适用于田间作业的轮式农用机械核心部件研发工作缺乏有效的行进速度模拟测试手段的难题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。