专利名称：犁耕机械下拉杆纵向力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种在犁耕作业过程中用于测量犁耕机 械下拉杆纵向力的装置。
背景技术：
现有的犁耕机械均是通过拖拉机后悬挂机构连接实现牵引作业，悬挂机构中的 、上、下拉杆端部与耕具铰接，下拉杆的中部通过提升杆与提升臂铰接，提升臂与控制装置连 接。对功率较大的犁耕机械，由于牵引力较大，耕具质量大，通常采用下拉杆传感的方式，测 量耕具作用在下拉杆纵向的拉力，然后将受力信息传递到控制装置，实现对机组进行控制 (即力控制方式)，如图1所示，为下拉杆的受力示意图，下拉杆的上游端部受力为销轴作用 在下拉杆上的力N1 ；下游端部受力为耕具作用在下拉杆上的力Fn，主要是耕具的重力和土 壤的阻力；下拉杆的中部受力为提升臂通过提升杆对下拉杆施加的力P。由图中可以看出， 下拉杆的受力分为两部分，沿拉杆纵向力和垂直于拉杆纵向的力。传统的测力方式，无论将 测力传感器安装在下拉杆的任意位置，测量的是上述两种力的合力，并近似地将合力作为 下拉杆的纵向力，由于受垂直于纵向的力的影响，引起对纵向拉力的测量误差较大，特别在 浅耕作业中，土壤阻力较小，这时耕具重力占主导，下拉杆的垂直分力很大，测量的结果误 差也很大，甚至不能测定。因此，传统的力控制方式只能近似地用在深耕作业，不适合用在 浅耕作业中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，不论在 深耕作业还是在浅耕作业中，该测量装置都能对下拉杆的纵向力进行准确测量，从而对耕 深进行有效控制。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是犁耕机械下拉杆纵向力测量装置， 包括力传感器，所述力传感器安装于拖拉机悬挂机构中的下拉杆上，所述下拉杆的延伸方 向为纵向，所述下拉杆的延伸方向所在的垂直平面为纵垂面；所述下拉杆包括第一拉杆半 体和第二拉杆半体，所述第一拉杆半体和所述第二拉杆半体之间设有使两者仅具有纵向自 由度的连接机构，所述连接机构上设有仅将下拉杆的纵向分力传递给所述力传感器的安装 部，所述力传感器安装于所述安装部上，所述第一拉杆半体和第二拉杆半体通过所述连接 机构和所述力传感器固定在一起。作为一种优选的技术方案，所述力传感器是销轴式力传感器。所述连接机构包括与所述第一拉杆半体连接或设为一体的第一连接件，与所述第 二拉杆半体连接或设为一体的第二连接件，至少两个销轴固定于所述第一连接件上，所述 销轴沿垂直于所述纵垂面的方向延伸，所述第二连接件上设有与所述销轴一一对应的纵向 长孔，在所述纵垂面内所述纵向长孔的长度方向与所述下拉杆的纵向方向一致，所述销轴 约束于所述纵向长孔中；所述安装部包括设置于所述第二连接件上的横向长孔，在所述纵垂面内所述横向长孔的长度方向与所述纵向长孔的长度方向垂直，所述销轴式力传感器固定于所述第一连接件上且约束于所述横向长孔中。作为另一种优选的技术方案，所述力传感器是S型拉力传感器。所述连接机构包括与所述第一拉杆半体连接或设为一体的叉形的第一连接件，与 所述第二拉杆半体连接或设为一体的第二连接件，所述第二连接件插接于所述第一连接件 中，至少两个销轴固定于所述第一连接件上，所述销轴沿垂直于所述纵垂面的方向延伸，所 述第二连接件上设有与所述销轴一一对应的纵向长孔，在所述纵垂面内所述纵向长孔的长 度方向与所述下拉杆的纵向方向一致，所述销轴约束于所述纵向长孔中；所述安装部包括 设置于所述第一连接件上的第一安装部和设置于所述第二连接件上的第二安装部，所述S 型拉力传感器的两端分别通过一个连接杆与所述第一安装部和第二安装部铰接。所述第一安装部包括一个固定于所述第一连接件上的第一铰接轴，所述第二安装 部包括一个固定于所述第二连接件上的第二铰接轴，所述第一铰接轴、所述第二铰接轴与 所述销轴平行设置。采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是本发明将传统的拖拉机悬挂机构中的下拉杆分成两部分，包括第一拉杆半体和第 二拉杆半体，在第一拉杆半体和第二拉杆半体之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机 构，连接机构上设有仅将下拉杆的纵向分力传递给力传感器的安装部，力传感器安装于该 安装部上，第一拉杆半体和第二拉杆半体通过连接机构和力传感器固定在一起。由于连接 机构使第一拉杆半体和第二拉杆半体仅具有纵向自由度，所以连接机构不承受下拉杆纵向 力、仅承受下拉杆受的垂直于纵向的力；由于设置于连接机构上的安装部仅将下拉杆的纵 向分力传递给力传感器，因此力传感器不受垂直于纵向力的影响，可以精确地测量出下拉 杆的纵向力，并通过控制机构控制犁耕阻力。本发明解决了测量下拉杆纵向力时垂直于纵 向方向上的力对测量结果的影响，测量结果准确，使力控制方式下的耕作机械作业更加精 确，不仅能用于深耕，在浅耕时也能达到比较好的效果。
图1是拖拉机悬挂机构中的下拉杆受力分析示意图；图2是拖拉机悬挂机构与耕具连接结构示意图；图3是本发明实施例一的结构示意图；图4是图3中A-A剖视图；图5是本发明实施例二的结构示意图；图6是本发明实施例三的结构示意图；图7是图6中B-B剖视图。图中1.下拉杆，11.第一拉杆半体，Illa.第一连接件，Illb.第一连接件，Illc. 第一连接件，12.第二拉杆半体，121a.第二连接件，121b.第二连接件，121c.第二连接件， 2a.横向长孔，2b.横向长孔，3.销轴式力传感器，4.纵向长孔，5.销轴，6. S型拉力传感器， 7.连接杆，8.第一铰接轴，9.第二铰接轴，101.上拉杆，102.提升杆，103.提升臂，104.耕 具，N1.销轴作用在下拉杆上的力，P.提升臂通过提升杆对下拉杆施加的力，Fn.耕具作用在 下拉杆上的力。
具体实施例方式如图2所示，犁耕机械通过拖拉机后悬挂机构连接实现牵引作业，悬挂机构中的上拉杆101、下拉杆1端部与耕具104铰接，下拉杆1的中部通过提升杆102与提升臂103 铰接，提升臂103与控制装置连接。实施例一如图3和图4共同所示，一种犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，包括力传感器，力 传感器采用销轴式力传感器3，该力传感器3安装于拖拉机悬挂机构中的下拉杆1上，定义 下拉杆1的延伸方向为纵向，下拉杆1的延伸方向所在的垂直平面为纵垂面。该下拉杆1包括第一拉杆半体11和第二拉杆半体12，在第一拉杆半体11和第二 拉杆半体12之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构，在连接机构上设有仅将下拉 杆1的纵向分力传递给力传感器的安装部，力传感器3安装于该安装部上，第一拉杆半体11 和第二拉杆半体12通过所述连接机构和力传感器3固定在一起。所述连接机构包括与第一拉杆半体11连接或设为一体的第一连接件111a、与第 二拉杆半体12连接或设为一体的第二连接件121a，其中，第一连接件Illa为叉形结构，第 二连接件121a伸入第一连接件Illa中。至少两个销轴5固定于第一连接件Illa上，本实 施例采用两个销轴5，销轴5沿垂直于纵垂面的方向延伸，第二连接件121a上设有与销轴5 一一对应的两个纵向长孔4，在纵垂面内该纵向长孔4的长度方向与下拉杆1的纵向方向一 致，销轴5约束于纵向长孔4中。所述安装部包括设置于第二连接件121a上的横向长孔2a，在纵垂面内该横向长 孔2a的长度方向与纵向长孔4的长度方向垂直，且横向长孔2a位于两个纵向长孔4的中 间位置。销轴式力传感器3固定于第一连接件Illa上且约束于横向长孔2a中。由于两个销轴5固定于第一连接件Illa上，且约束于第二连接件121a上的横向 长孔4中，因此使第一拉杆半体11和第二拉杆半体12仅具有纵向自由度，两个销轴5仅承 受垂直于下拉杆1纵向的力；而由于力传感器3固定于第一连接件Illa上，且约束于第二 连接件121a上的纵向长孔2a中，具有垂直于下拉杆1纵向的自由度，因此只能承受沿下拉 杆1纵向的力，可以精确地测量出下拉杆1的纵向力。实施例二如图5所示，一种犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，包括力传感器，力传感器采用 销轴式力传感器3，该力传感器3安装于拖拉机悬挂机构中的一个下拉杆1上，定义下拉杆 1的延伸方向为纵向，下拉杆1的延伸方向所在的垂直平面为纵垂面。该下拉杆1包括第一拉杆半体11和第二拉杆半体12，在第一拉杆半体11和第二 拉杆半体12之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构，在连接机构上设有仅将下拉 杆1的纵向分力传递给力传感器的安装部，力传感器3安装于该安装部上，第一拉杆半体11 和第二拉杆半体12通过所述连接机构和力传感器3固定在一起。所述连接机构包括与第一拉杆半体11连接或设为一体的套形的第一连接件 111b，与第二拉杆半体12连接或设为一体的柱形的第二连接件121b，本实施例中第二连接 件121b是棱柱形具体采用方柱形，当然也可以是圆柱形等其它柱形结构。第二连接件121b 插接于第一连接件Illb中且两者的形状相适配。
所述安装部包括开设于第二连接件121b上的横向长孔2b，该横向长孔2b沿垂直于纵垂面的方向延伸，在纵垂面内横向长孔2b的长度方向垂直于下拉杆1的纵向，销轴式 力传感器3固定于第一连接件Illb上且约束于第二连接件121b的横向长孔2b中。由于方柱形的第二连接件121b插接于形状相适配的套形的第一连接件Illb中， 该结构使得第一拉杆半体11和第二拉杆半体12仅具有纵向自由度，第一连接件Illb和第 二连接件121b仅承受垂直于下拉杆1纵向的力；而由于销轴式力传感器3固定于第一连 接件Illb上且约束于第二连接件121b的横向长孔2b中，具有垂直于下拉杆1纵向的自由 度，因此只能承受沿下拉杆1纵向的力，可以精确地测量出下拉杆1的纵向力。实施例三如图6和图7共同所示，一种犁耕机械下拉杆纵向力装置，包括力传感器，该力传 感器采用S型拉力传感器6，S型拉力传感器6安装于拖拉机悬挂机构中的下拉杆1上，定 义下拉杆1的延伸方向为纵向，下拉杆1的延伸方向所在的垂直平面为纵垂面。该下拉杆1包括第一拉杆半体11和第二拉杆半体12，在第一拉杆半体11和第二 拉杆半体12之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构，在连接机构上设有仅将下拉 杆1的纵向分力传递给力传感器的安装部，S型拉力传感器6安装于该安装部上，第一拉杆 半体11和第二拉杆半体12通过所述连接机构和S型拉力传感器6固定在一起。所述连接机构包括与第一拉杆半体11连接或设为一体的叉形的第一连接件 111c，与第二拉杆半体12连接或设为一体的第二连接件121c，第二连接件121c插接于第一 连接件Illc中，至少两个销轴5固定于第一连接件Illc上，本实施例采用两个销轴5，两销 轴5沿垂直于纵垂面的方向延伸，在第二连接件121c上设有与两销轴5 —一对应的纵向长 孔4，在纵垂面内该纵向长孔4的长度方向与下拉杆1的纵向方向一致，销轴5约束于纵向 长孔4中。所述安装部包括设置于第一连接件Illc上的第一安装部和设置于第二连接件 121c上的第二安装部，S型拉力传感器6的两端分别通过一个连接杆7与第一安装部和第 二安装部铰接。所述第一安装部包括一个固定于第一连接件Illc上的第一铰接轴8，所述 第二安装部包括一个固定于第二连接件121c上的第二铰接轴9，第一铰接轴8、第二铰接轴 9与销轴5平行设置。由于两个销轴5固定于第一连接件Illc上，且约束于第二连接件121c上的横向 长孔4中，因此使第一拉杆半体11和第二拉杆半体12仅具有纵向自由度，两个销轴5仅承 受垂直于下拉杆1纵向的力；而由于S型拉力传感器6两端分别通过一个连接杆7与第一 连接件Illc上的第一安装部和第二连接件121c上的第二安装部铰接，因此不承受垂直于 下拉杆1纵向的力，只承受沿下拉杆1纵向的力，可以精确地测量出下拉杆1的纵向力。上述实施例仅仅是本发明具体实施方式
的举例，本发明的保护范围以权利要求的 内容为准。例如力传感器的种类繁多，本发明仅对两种力传感器销轴式力传感器和S型 拉力传感器、及与其相对应的连接机构和安装部进行了讲解，但本发明的保护范围不局限 于使用这两种力传感器，可以是公知的其它样式的力传感器，只要满足第一拉杆半体和第 二拉杆半体之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构、所述连接机构上设有仅将下拉 杆的纵向分力传递给所述力传感器的安装部，达到相同的使用效果，就在本发明的保护范 围之内。总之，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，均在本发明的保护范围之内.
权利要求
犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，包括力传感器，所述力传感器安装于拖拉机悬挂机构中的下拉杆上，所述下拉杆的延伸方向为纵向，所述下拉杆的延伸方向所在的垂直平面为纵垂面；其特征在于所述下拉杆包括第一拉杆半体和第二拉杆半体，所述第一拉杆半体和所述第二拉杆半体之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构，所述连接机构上设有仅将下拉杆的纵向分力传递给所述力传感器的安装部，所述力传感器安装于所述安装部上，所述第一拉杆半体和所述第二拉杆半体通过所述连接机构和所述力传感器固定在一起。
2.如权利要求1所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述力传感器 是销轴式力传感器。
3.如权利要求2所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述连接机构包括与所述第一拉杆半体连接或设为一体的第一连接件，与所述第二 拉杆半体连接或设为一体的第二连接件，至少两个销轴固定于所述第一连接件上，所述销 轴沿垂直于所述纵垂面的方向延伸，所述第二连接件上设有与所述销轴一一对应的纵向长 孔，在所述纵垂面内所述纵向长孔的长度方向与所述下拉杆的纵向方向一致，所述销轴约 束于所述纵向长孔中；所述安装部包括设置于所述第二连接件上的横向长孔，在所述纵垂面内所述横向长孔 的长度方向与所述纵向长孔的长度方向垂直，所述销轴式力传感器固定于所述第一连接件 上且约束于所述横向长孔中。
4.如权利要求3所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述第一连接 件为叉形结构。
5.如权利要求2所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述连接机构 包括与所述第一拉杆半体连接或设为一体的套形的第一连接件，与所述第二拉杆半体连接 或设为一体的柱形的第二连接件，所述第二连接件插接于所述第一连接件中且两者的形状 相适配；所述安装部包括开设于所述第二连接件上的横向长孔，所述横向长孔沿垂直于所述纵 垂面的方向延伸，在所述纵垂面内所述横向长孔的长度方向垂直于所述下拉杆的纵向，所 述销轴式力传感器固定于所述第一连接件上且约束于所述第二连接件的横向长孔中。
6.如权利要求5所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述第二连接 件是棱柱形。
7.如权利要求1所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述力传感器 是S型拉力传感器。
8.如权利要求7所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述连接机构 包括与所述第一拉杆半体连接或设为一体的叉形的第一连接件，与所述第二拉杆半体连接 或设为一体的第二连接件，所述第二连接件插接于所述第一连接件中，至少两个销轴固定 于所述第一连接件上，所述销轴沿垂直于所述纵垂面的方向延伸，所述第二连接件上设有 与所述销轴一一对应的纵向长孔，在所述纵垂面内所述纵向长孔的长度方向与所述下拉杆 的纵向方向一致，所述销轴约束于所述纵向长孔中；所述安装部包括设置于所述第一连接件上的第一安装部和设置于所述第二连接件上 的第二安装部，所述S型拉力传感器的两端分别通过一个连接杆与所述第一安装部和所述第二安装部铰接。
9.如权利要求8所述的犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，其特征在于所述第一安装 部包括一个固定于所述第一连接件上的第一铰接轴，所述第二安装部包括一个固定于所述 第二连接件上的第二铰接轴，所述第一铰接轴、所述第二铰接轴与所述销轴平行设置。
全文摘要
本发明公开了一种犁耕机械下拉杆纵向力测量装置，包括力传感器，所述力传感器安装于拖拉机悬挂机构中的下拉杆上，所述下拉杆的延伸方向为纵向；所述下拉杆包括第一拉杆半体和第二拉杆半体，所述第一拉杆半体和所述第二拉杆半体之间设有使两者仅具有纵向自由度的连接机构，所述连接机构上设有仅将下拉杆的纵向分力传递给所述力传感器的安装部，所述力传感器安装于所述安装部上，所述第一拉杆半体和第二拉杆半体通过所述连接机构和所述力传感器固定在一起。本发明不论在深耕作业还是在浅耕作业中，都能对下拉杆纵向力进行准确测量，从而对耕深进行有效控制。
文档编号G01L5/16GK101846566SQ20101016243
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者王秀强 申请人:潍坊威度电子科技有限公司