平地机作业装置及平地机的制作方法

[0001]
本公开涉及平地机技术领域，尤其涉及一种平地机作业装置及平地机。


背景技术：

[0002]
平地机是国防、交通、农业、水利基本建设施工中的重要设备之一，主要用于土壤平整作业及刮坡、挖沟、推土、松土、清除路面冰雪等施工作业。
[0003]
当土质较硬时，需提前对硬土进行疏松，从而减小铲刀作业时所受阻力，如图1所示，相关技术中的平地机采用安装中松机构2a或后松机构3a进行松土。其中，中松机构2a位于牵引架中间位置，且位于铲刀2a的前部，其占用空间大，影响铲刀侧立姿态调整；后松机构3a则无法满足松土和平整这两个作业过程的无缝衔接，松土作业后需折返进行平整作业，效率低。


技术实现要素：

[0004]
本公开的实施例提供了一种平地机作业装置及平地机，能够在不影响铲刀姿态调整的基础上，实现松土和平整作业工况无缝衔接。
[0005]
本公开第一方面提供了一种平地机作业装置，包括：
[0006]
铲刀机构，包括铲刀；
[0007]
松土机构，包括安装部件、连接部件和松土作业部件，安装部件安装于铲刀机构，连接部件在平地机前后方向所在的竖直平面内可摆动地连接于安装部件，松土作业部件与铲刀的延伸方向一致，且绕自身轴线可转动地设置于连接部件；
[0008]
其中，连接部件被配置为根据铲刀的作业工况可选择地摆动至第一位置或第二位置，在第一位置时，松土作业部件位于铲刀前方；在第二位置时，松土作业部件位于铲刀后方。
[0009]
在一些实施例中，在铲刀执行平整作业所受阻力大于预设阻力时，连接部件处于第一位置；
[0010]
在铲刀执行平整作业所受阻力不大于预设阻力时，连接部件处于第二位置；和/或
[0011]
在铲刀执行刮坡作业时，连接部件被配置为先处于第一位置，待铲刀调整至刮坡姿态后再切换至第二位置。
[0012]
在一些实施例中，铲刀机构还包括：
[0013]
上导轨部件和下导轨部件，沿上下方向间隔设置于铲刀的后侧面；
[0014]
其中，安装部件固定于下导轨部件。
[0015]
在一些实施例中，松土机构还包括：
[0016]
第一驱动部件，设在安装部件上，被配置为向连接部件的摆动提供驱动力；和/或
[0017]
第二驱动部件，设在连接部件上，被配置为向松土作业部件转动提供驱动力。
[0018]
在一些实施例中，连接部件包括：
[0019]
转轴，与铲刀的延伸方向一致，且可转动地连接于安装部件；和
[0020]
两个连杆部件，分别位于铲刀沿左右方向的两侧，两个连杆部件各自的第一端分别与转轴的两端固定连接，两个连杆部件各自的第二端分别与松土作业部件的两端可转动地连接。
[0021]
在一些实施例中，安装部件包括：
[0022]
基板，固定于铲刀机构；和
[0023]
至少两个支撑座，均固定于基板，且分布于转轴沿自身轴向的中心位置的两侧，支撑座上设有通孔；
[0024]
其中，转轴依次穿过至少两个支撑座的通孔，且相对于至少两个支撑座可转动地设置。
[0025]
在一些实施例中，松土作业部件包括：
[0026]
辊轴，两端分别与两个连杆部件各自的第二端可转动地连接；和
[0027]
多个刀齿组，沿辊轴的轴向依次设置，每个刀齿组包括多个沿辊轴的周向布置的多个刀齿。
[0028]
在一些实施例中，刀齿包括：
[0029]
齿座，安装在辊轴的侧壁上，齿座上设有安装槽；和
[0030]
齿尖部，可拆卸地设在安装槽内。
[0031]
在一些实施例中，连杆部件可伸缩地设置。
[0032]
在一些实施例中，连杆部件包括：
[0033]
连杆本体，沿自身长度方向设有滑道腔体，滑道腔体在连杆本体的第二端具有开口，连杆本体的第一端固定在转轴的端部；
[0034]
滑动杆，滑动杆的第一端可移动地设在滑道腔体内且将开口封闭，滑动杆的第二端与松土作业部件的端部可转动地连接；和
[0035]
第三驱动部件，被配置为向滑动杆的移动提供驱动力，第三驱动部件设在滑道腔体内，第三驱动部件的第一端与转轴可转动地连接，第三驱动部件的第二端与滑动杆的第一端通过球铰连接。
[0036]
在一些实施例中，松土机构还包括：
[0037]
第二驱动部件，被配置为向松土作业部件转动提供驱动力；
[0038]
其中，滑动杆的第二端设有安装孔，第二驱动部件嵌设在安装孔内。
[0039]
在一些实施例中，松土机构还包括：
[0040]
第一驱动部件，被配置为向连接部件的摆动提供驱动力；
[0041]
第三驱动部件，被配置为向连杆部件的伸缩提供驱动力；
[0042]
角度传感器，被配置为检测转轴的转动角度；
[0043]
位移传感器，被配置为检测连杆部件的伸缩位移；和
[0044]
控制部件，与角度传感器和和位移传感器电连接，被配置为根据预设入土深度、转轴的转动角度和连杆部件的伸缩位移控制第一驱动部件和第三驱动部件的动作量，以调节松土作业部件的入土深度。
[0045]
本公开第二方面提供了一种平地机，包括上述实施例的平地机作业装置。
[0046]
基于上述技术方案，本公开实施例的平地机作业装置，将松土机构设置于铲刀机构上，在铲刀执行平整作业时，如果需要进行松土则可以使松土作业部件摆动至铲刀前方，
以使松土作业和平整作业工况无缝衔接，提高作业效率；在不需要松土时，可使松土作业部件摆动至铲刀后方，完全不影响铲刀作业，可使不同作业工况的切换更加灵活。而且，在需要调整铲刀机构的姿态时，松土机构随铲刀机构一起运动，不会与铲刀机构发生干涉，因此可避免对铲刀姿态调整的影响。
附图说明
[0047]
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0048]
图1为现有技术在平地机上设置松土机构的结构示意图；
[0049]
图2为本公开平地机作业装置的一些实施例的安装示意图；
[0050]
图3为本公开平地机作业装置的一些实施例的结构示意图；
[0051]
图4为本公开平地机作业装置的一些实施例的主示意图；
[0052]
图5为本公开平地机作业装置中松土机构处于第一位置的结构示意图；
[0053]
图6为本公开平地机作业装置中松土机构处于第二位置的结构示意图；
[0054]
图7为松土机构中刀齿的一些实施例结构示意图；
[0055]
图8为松土机构中各部分的位置关系示意图；
[0056]
图9为松土结构的一些实施例的剖视图。
具体实施方式
[0057]
以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。
[0058]
本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
[0059]
在本公开的描述中，采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系均是基于操作者坐在驾驶室中的方位进行定义，仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
[0060]
如图2所示，平地机包括前机架3、牵引架4、回转部件5、左升降油缸6和右升降油缸7。牵引架4通过球铰连接于前机架3下方，牵引架4可呈三角形结构，三角形结构的前端与前机架3的前端通过球铰连接，牵引架4可相对于前机架3从左侧或右侧整体向外摆出，以执行刮坡作业。左升降油缸6和右升降油缸7分别连接在牵引架3后部的左右两端，以通过配合运动可以改变牵引架3的左右或前后倾角。
[0061]
回转部件5上在牵引架3下方，平地机作业装置100设在回转部件5下方，例如，回转部件5可以是回转齿圈，通过驱动部件可带动回转圈转动，以使平地机作业装置100在水平面内转动。
[0062]
如图1至图9所示，本公开提供了一种平地机作业装置，在一些实施例中，平地机作业装置包括铲刀机构2和松土机构1，铲刀机构2包括铲刀21，用于执行平整作业或刮坡作
业。
[0063]
松土机构1包括安装部件、连接部件和松土作业部件，安装部件安装于铲刀机构2，连接部件在平地机前后方向所在的竖直平面内可摆动地连接于安装部件，松土作业部件与铲刀21的延伸方向一致，且绕自身轴线可转动地设置于连接部件。
[0064]
其中，连接部件被配置为根据铲刀21的作业工况可选择地摆动至第一位置或第二位置，如图5所示，在第一位置时，松土作业部件位于铲刀21前方；如图6所示，在第二位置时，松土作业部件位于铲刀21后方。
[0065]
该实施例将松土机构1设置于铲刀机构2上，在铲刀21执行平整作业时，如果需要进行松土则可以使松土作业部件摆动至铲刀21前方，以使松土作业和平整作业工况无缝衔接，提高作业效率；在不需要松土时，可使松土作业部件摆动至铲刀21后方，完全不影响铲刀21作业，可使不同作业工况的切换更加灵活。而且，在需要调整铲刀机构2的姿态时，松土机构1随铲刀机构2一起运动，不会与前机架3发生干涉，因此可避免对铲刀姿态调整的影响。
[0066]
在一些实施例中，在铲刀21执行平整作业所受阻力大于预设阻力时，即作业介质为硬土，连接部件处于第一位置，以先松土随后平整地面，使松土和平整作业连贯执行，无需平地机折返，可提高作业效率。
[0067]
在铲刀21执行平整作业所受阻力不大于预设阻力时，即作业介质为松散土或其它易于平整作业介质，连接部件处于第二位置，此时不需要进行松土，松土作业部件摆动至铲刀21后方，完全不影响铲刀21作业，可使不同作业工况的切换更加灵活。
[0068]
在铲刀21执行刮坡作业时，连接部件被配置为先处于第一位置，待铲刀21调整至刮坡姿态后再切换至第二位置。在需要执行刮坡作业时，先将铲刀21沿左右方向朝向车体外移出，再通过左升降油缸6、右升降油缸7或其它驱动部件的配合使铲刀21处于倾斜姿态，在调整铲刀21的姿态之前，连接部件处于第一位置可减小平地机作业装置100在前后方向上的尺寸，利于调整铲刀21的姿态，使调整过程更稳定，不易晃动。在铲刀21的姿态调整完毕后，在刮坡作业时无需松土机构1动作，所以将连接部件切换至第二位置，以免影响刮坡作业。
[0069]
在一些实施例中，如图2和图3所示，铲刀机构2还包括：上导轨部件22和下导轨部件23。其中，上导轨部件22和下导轨部件23沿上下方向间隔设置于铲刀21的后侧面。其中，安装部件固定于下导轨部件23，这样在沿左右方向移动铲刀21时，松土机构1也会随铲刀21同步左右移动。而且，将松土机构1安装在下导轨部件23上，不易与铲刀21上方的部件发生干涉，易于安装。
[0070]
在一些实施例中，如图3所示，松土机构1还包括：第一驱动部件12，设在安装部件上，被配置为向连接部件的摆动提供驱动力，以使连接部件在第一位置和第二位置之间切换；和/或第二驱动部件16，设在连接部件上，被配置为向松土作业部件转动提供驱动力，以进行松土作业，第二驱动部件16的功率由松土所受力矩及辊轴17的转速确定。例如，第一驱动部件12和第二驱动部件16可以是电机或马达等。
[0071]
该实施例能够自动地切换松土机构1的位置以及启停松土作业，可提高平地机各种作业工况的切换的自动化程度和灵活性，提高作业效率。通过设置第二驱动部件16，使松土作业部件同时依靠平地机前进和第二驱动部件16提供的动力松土，可在执行松土作业时
获得更大的驱动力，以提高松土效率，并适合于不同范围的土质。
[0072]
在一些实施例中，连接部件包括：转轴14和两个连杆部件15。其中，转轴14与铲刀21的延伸方向一致，且可转动地连接于安装部件。两个连杆部件15分别位于铲刀21沿左右方向的两侧，两个连杆部件15各自的第一端分别与转轴14的两端固定连接，两个连杆部件15各自的第二端分别与松土作业部件的两端可转动地连接。在不考虑刀齿18排布形式的情况下，平地机作业装置100形成左右对称结构。
[0073]
该实施例能够使松土机构1更稳定地连接在铲刀机构2上，在使连接机构在第一位置和第二位置之间切换时，使松土作业部件的运动更加稳定，从而提高系统稳定性。
[0074]
在一些实施例中，如图3所示，安装部件包括：基板11和至少两个支撑座13。其中，基板11固定于铲刀机构2，例如，基板11固定在下导轨部件23上。至少两个支撑座13均固定于基板11，且分布于转轴14沿自身轴向的中心位置的两侧，支撑座13上设有通孔。转轴14依次穿过至少两个支撑座13的通孔，且相对于至少两个支撑座13可转动地设置。基板11可采用整体板状结构，或者也可设置为多个独立的基板11，每个基板11上固定一个支撑座13，图3中设有三个基板11，其中一个基板11位于左右方向的中间位置，用于安装第一驱动部件12，第一驱动部件12可以是双轴电机，以为两侧的转轴14提供均衡的驱动动力，双轴电机可拆卸地设置，可根据理论计算选择合适的电机型号，所选电机功率足够满足松土机构1前后位置旋转及定位要求；另外两个基板11位于中间基板11的左右两侧，分别安装一个支撑座13。
[0075]
该实施例能够实现连杆部件相对于安装部件可转动地设置，以使连杆部件在第一位置和第二位置之间摆动，且通过支撑座13的支撑限位的作用，可使连杆部件的摆动更加稳定，以增强松土机构1的稳定性。
[0076]
在一些实施例中，如图3和图4所示，松土作业部件包括：辊轴17，两端分别与两个连杆部件15各自的第二端可转动地连接；和多个刀齿组，沿辊轴17的轴向依次设置，每个刀齿组包括多个沿辊轴17的周向布置的多个刀齿18。
[0077]
在一些实施例中，如图7所示，刀齿18包括：齿座181，安装在辊轴17的侧壁上，齿座181上设有安装槽183；和齿尖部182，可拆卸地设在安装槽183内。例如，齿尖部182通过螺钉等紧固件184固定在安装槽183内。
[0078]
由于刀齿18需要对比较坚硬的地面进行松土，刀齿18的磨损程度较大，通过设置可拆卸的齿尖部182，可以使刀齿18的更换更加方便。
[0079]
在一些实施例中，连杆部件15可伸缩地设置。该实施例能够方便地调节松土作业部件的入土深度，以满足松土作业的不同需求。
[0080]
在一些实施例中，如图9所示，连杆部件15包括：连杆本体151、滑动杆153和第三驱动部件152。
[0081]
其中，连杆本体151可呈长杆状结构，且沿自身长度方向设有滑道腔体1511，滑道腔体1511在连杆本体151的第二端具有开口，连杆本体151的第一端固定在转轴14的端部，例如可采用焊接方式。滑动杆153的第一端可移动地设在滑道腔体1511内且将开口封闭，滑动杆153的第二端与松土作业部件的端部可转动地连接，具体地可与辊轴17可转动地连接。第三驱动部件152被配置为向滑动杆153的移动提供驱动力，第三驱动部件152设在滑道腔体1511内，第三驱动部件152的第一端与转轴14可转动地连接，第三驱动部件152的第二端
与滑动杆153的第一端通过球铰连接，以实现连杆部件15的伸缩。具体地，滑动杆152可包括杆体和与杆体连接的铰接座，松土作业部件安装在杆体上，铰接座上设有球形凹槽，第三驱动部件152第二端的球头与球形凹槽配合。
[0082]
例如，第三驱动部件152可采用电动推杆或者液压缸等，图9中的第三驱动部件为液压缸，包括缸筒1521、缸盖1522和活塞杆1523，活塞杆1523在缸筒1521内可移动地设置，活塞杆1523位于缸筒1521外的一端与滑动杆152连接。
[0083]
该实施例将第三驱动部件152设在连杆本体151内，能够减少占用空间，且由于平地机的松土铲土作业工况较为恶劣，该结构可防止第三驱动部件152暴露在外受到损坏。
[0084]
在一些实施例中，松土机构1还包括：第二驱动部件16，被配置为向松土作业部件转动提供驱动力；其中，滑动杆153的第二端设有安装孔1531，第二驱动部件16嵌设在安装孔1531内。该实施例能够将第二驱动部件16集成设置在滑动杆153内，无需额外占用空间，还可对第二驱动部件16形成保护。
[0085]
在一些实施例中，松土机构1还包括：第一驱动部件12，被配置为向连接部件的摆动提供驱动力；第三驱动部件152，被配置为向连杆部件15的伸缩提供驱动力；角度传感器，被配置为检测转轴14的转动角度；位移传感器，被配置为检测连杆部件15的伸缩位移；和控制部件，与角度传感器和和位移传感器电连接，被配置为根据预设入土深度、转轴14的转动角度和连杆部件15的伸缩位移控制第一驱动部件12和第三驱动部件152的动作量，以调节松土作业部件的入土深度。
[0086]
在该实施例中，角度传感器和位移传感器与控制部件的电流检测端口相连；电比例阀与控制部件的pwm口相连，在第三驱动部件152为液压缸时，电比例阀可用于控制液压缸的伸缩；人机交互显示器通过can总线与控制部件相连。
[0087]
该实施例通过对转轴14的转动角度和第三驱动部件152进行检测，可获得实际入土深度，以便通过实际入土深度与预设入土深度进行比较，从而准确地控制第一驱动部件12和第三驱动部件152的动作量，以实现入土深度的自动精确调节，保证松土效果。
[0088]
其中，预设入土深度可存储在控制部件中；或者也可通过人机交互界面设置，此种方式可使操作者通过设置预设入土深度实现一键式控制刀齿入土深度，可减轻操作强度，大大提高作业效率和铲刀寿命。
[0089]
在实现入土深度的控制方式中，需要建立入土深度与连杆部件15的伸缩位移l(即第三驱动部件152的位移)、转轴14的转动角度θ(即第一驱动部件12的旋角度的函数关系。如图8所示，齿尖距离辊轴17中心为定值r，转轴14的中心距离铲刀21底面的距离h，l和θ随着第一驱动部件12的转动和第三驱动部件152的直线运动而改变，由角度传感器和位移传感器采集数值信息，松土机构1的入土深度δh和连杆部件15的伸缩位移l和转轴14的转动角度θ关系式如下：
[0090]
δh＝r+l*sinθ-h
[0091]
将上述函数关系式写入控制部件中，机手只需在人机交互显示屏上输入预设入土深度，can总线将目标值发送给控制部件，控制部件接收到控制信号后，通过pwm口控制电比例阀实现松土机构1中连杆部件内液压缸与双轴电机的动作，以此实现一键控制松土机构1的入土深度。
[0092]
其次，本公开提供了一种平地机，包括上述实施例的平地机作业装置。此种平地机
至少具备以下效果之一：
[0093]
1、能够实现松土-平整作业工况无缝衔接，松土机构可根据作业工况调整至铲刀前后位置，松土作业后紧接着进行平整作业，平地机无需折返，大大提高作业效率及铲刀寿命。
[0094]
2、松土机构安装在铲刀结构上，占用空间小，消除原有中松机构对铲刀姿态调整的影响。
[0095]
3、基于松土机构提出一种入土深度控制系统，实现一键式控制刀齿入土深度，减轻机手操作强度，减小姿态调整时间，提高作业效率。
[0096]
再次，本公开提供了一种基于上述实施例的平地机作业装置的控制方法，在一些实施例中，包括：
[0097]
步骤101、确定铲刀21的作业工况；
[0098]
步骤102、根据铲刀21的作业工况使连接部件可选择地摆动至第一位置或第二位置。
[0099]
该实施例将松土机构1设置于铲刀机构2上，在铲刀21执行平整作业时，如果需要进行松土则可以使松土作业部件摆动至铲刀21前方，以使松土作业和平整作业工况无缝衔接，提高作业效率；在不需要松土时，可使松土作业部件摆动至铲刀21后方，完全不影响铲刀21作业，可使不同作业工况的切换更加灵活。而且，在需要调整铲刀机构2的姿态时，松土机构1随铲刀机构2一起运动，不会与铲刀机构2发生干涉，因此可避免对铲刀姿态调整的影响。
[0100]
在一些实施例中，步骤102根据铲刀21的作业工况使连接部件可选择地摆动至第一位置或第二位置包括：
[0101]
在铲刀21执行平整作业所受阻力大于预设阻力时，使连接部件处于第一位置，以先松土随后平整地面，使松土和平整作业连贯执行，无需平地机折返，可提高作业效率。
[0102]
在铲刀21执行平整作业所受阻力不大于预设阻力时，使连接部件处于第二位置，此时不需要进行松土，松土作业部件摆动至铲刀21后方，完全不影响铲刀21作业，可使不同作业工况的切换更加灵活。
[0103]
在铲刀21执行刮坡作业时，使连接部件先处于第一位置，待铲刀21调整至刮坡姿态后再切换至第二位置。在调整铲刀21的姿态之前，连接部件处于第一位置可减小平地机作业装置100在前后方向上的尺寸，利于调整铲刀21的姿态，使调整过程更稳定，不易晃动。在铲刀21的姿态调整完毕后，在刮坡作业时无需松土机构1动作，所以将连接部件切换至第二位置，以免影响刮坡作业。
[0104]
在一些实施例中，本公开的控制方法还包括：
[0105]
步骤103、调节松土作业部件的入土深度至预设入土深度。
[0106]
该实施例能够通过调节松土作业部件的入土深度，满足松土作业的不同需求，入土深度可根据后续铲刀执行平整作业的土层厚度确定。
[0107]
在一些实施例中，连接部件包括：转轴14，与铲刀21的延伸方向一致，且可转动地连接于安装部件；和两个可伸缩的连杆部件15，分别位于铲刀21沿左右方向的两侧，两个连杆部件15各自的第一端分别与转轴14的两端固定连接，两个连杆部件15各自的第二端分别与松土作业部件的两端可转动地连接；步骤103调节松土作业部件的入土深度包括：
[0108]
步骤103a、获取预设入土深度，预设入土深度可存储在控制部件中，或者也可通过人机交互界面设置；
[0109]
步骤103b、通过角度传感器检测转轴14的转动角度；
[0110]
步骤103c、通过位移传感器检测连杆部件15的伸缩位移；
[0111]
步骤103d、根据预设入土深度、转轴14的转动角度和连杆部件15的伸缩位移调节第一驱动部件12和第三驱动部件152的动作量，以调节松土作业部件的入土深度。
[0112]
该实施例通过对转轴14的转动角度和第三驱动部件152进行检测，可获得实际入土深度，以便通过实际入土深度与预设入土深度进行比较，从而准确地控制第一驱动部件12和第三驱动部件152的动作量，以实现入土深度的自动精确调节，保证松土效果。
[0113]
以上对本公开所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。