一种振动切割试验台的制作方法

本发明涉及农业设备技术领域，具体涉及一种振动切割试验台。

背景技术：

农业领域中，规模化生产是能够提高农业的劳动生产率，提高产量，提升农产品价格优势，并带动运输、农机制造、维修服务、仓储烘干等一系列相关产业的发展，从而形成大农业的发展局面。切割设备在农业规模化生产中起着重要的作用，在研究切割设备对作物茎秆的切割性能时，如果直接使用切割设备在田间进行实验，往往会遇到实验重复性差、实验操作难度大、路面状况复杂和数据采集精度不高等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种振动切割试验台，其包括振动切割装置(100)，所述振动切割装置(100)包括振动装置(1)和双动刀切割装置(2)；所述振动装置(1)包括振动台底板(1-1)、振动台上板(1-4)和四个压缩弹簧(1-3)；所述振动台底板(1-1)和所述振动台上板(1-4)均为四边形，所述振动台底板(1-1)的四个角与所述振动台上板(1-4)的四个角分别对应；四个压缩弹簧(1-3)的一端分别安装于所述振动台底板(1-1)的四个角，四个压缩弹簧(1-3)的另一端分别连接至所述振动台上板(1-4)的四个角；所述双动刀切割装置(2)包括四条切割装置底架(2-1)、两条底架立柱(2-2)、两条支撑臂架(2-4)、臂架横梁(2-5)、立柱横梁(2-23)、固定板(2-6)、主动轴(2-7)、电机支撑座(2-15)、第二伺服电机(2-14)、从动轴(2-9)、双层割刀组件(2-13)、第一伺服电机(1-5)；四条切割装置底架(2-1)分别沿所述振动台上板(1-4)的四条边固定，且相邻两条切割装置底架(2-1)在所述振动台上板(1-4)的角处相连接；两条底架立柱(2-2)分别从所述振动台上板(1-4)的两个角处竖立，且所述底架立柱(2-2)的下端连接至相邻两条切割装置底架(2-1)的交点；所述底架立柱(2-2)的上端连接至所述支撑臂架(2-4)的第一端，两条支撑臂架(2-4)与所述振动台上板(1-4)的两条边平行；所述立柱横梁(2-23)连接于两条底架立柱(2-2)之间；所述臂架横梁(2-5)连接于两条支撑臂架(2-4)之间；所述固定板(2-6)安装于所述臂架横梁(2-5)上，所述主动轴(2-7)和所述从动轴(2-9)并排设置于所述固定板(2-6)上；所述主动轴(2-7)的下端通过第一联轴器(2-16)连接至电机支撑座(2-15)，所述第二伺服电机(2-14)安装于所述电机支撑座(2-15)上；所述主动轴(2-7)的上端连接至主链轮(2-271)的中心，所述从动轴(2-9)的上端连接至从链轮(2-272)的中心，所述主链轮(2-271)与所述从链轮(2-272)通过传动链(2-8)套设在一起；所述主链轮(2-271)的边缘具有凸轴(2-26)，所述凸轴(2-26)上套设关节轴承组件(2-10)，所述关节轴承组件(2-10)通过第一割刀组件臂(2-25)连接至所述双层割刀组件(2-13)的第一层；所述从链轮(2-272)的边缘也具有凸轴(2-26)，所述凸轴(2-26)上套设关节轴承组件(2-10)，所述关节轴承组件(2-10)通过第二割刀组件臂(2-28)连接至所述双层割刀组件(2-13)的第二层；两条支撑臂架(2-4)的第二端之间连接刀架(2-11)，所述双层割刀组件(2-13)设置于所述刀架(2-11)上；所述第一伺服电机(1-5)安装于所述振动台底板(1-1)上并连接曲柄盘(1-6)，所述曲柄盘(1-6)的边缘连接至连杆(1-10)的下端，所述连杆(1-10)的上端连接至挂耳(1-11)，所述挂耳(1-11)安装于所述振动台上板(1-4)的底面。

在一种改进的方案中，所述刀架(2-11)的两端通过第二螺栓组件(2-12)分别连接至两条支撑臂架(2-4)的第二端；所述双层割刀组件(2-13)包括上下相叠的两层割刀；所述主链轮(2-271)对应的第一割刀组件臂(2-25)连接至所述双层割刀组件(2-13)的上层，所述从链轮(2-272)对应的第二割刀组件臂(2-28)连接至所述双层割刀组件(2-13)的下层；或者，所述主链轮(2-271)对应的第一割刀组件臂(2-25)连接至所述双层割刀组件(2-13)的下层，所述从链轮(2-272)对应的第二割刀组件臂(2-28)连接至所述双层割刀组件(2-13)的上层。

在一种改进的方案中，所述振动台上板(1-4)上与所述第二伺服电机(2-14)对应的位置开设有通口(2-00)，从而所述振动台上板(1-4)在竖直方向移动时，所述第二伺服电机(2-14)能够穿过所述通口(2-00)。

在一种改进的方案中，所述立柱横梁(2-23)上安装有螺套固定座(2-22)，所述螺套固定座(2-22)上装配螺套(2-21)，所述固定板(2-6)上安装有球铰副(2-24)；所述球铰副(2-24)与所述螺套固定座(2-22)之间连接调节螺杆(2-20)且所述调节螺杆(2-20)穿过所述螺套(2-21)。

在一种改进的方案中，所述主动轴(2-7)通过轴承(2-19)与所述固定板(2-6)活动连接；所述轴承(2-19)与所述电机支撑座(2-15)之间还设置有扭矩传感器(2-17)，所述固定板(2-6)上安装有对应所述扭矩传感器(2-17)的传感器固定座(2-18)，所述扭矩传感器(2-17)安装于传感器固定座(2-18)上。

在一种改进的方案中，所述振动台上板(1-4)的四个角处分别安装有开槽螺母(1-8)，所述压缩弹簧(1-3)连接所述振动台底板(1-1)的一端套设有套筒法兰(1-2)；所述压缩弹簧(1-3)的内部贯穿有滑轴(1-7)，所述滑轴(1-7)的上端具有适配所述开槽螺母(1-8)的外螺纹且所述滑轴(1-7)的上端与所述开槽螺母(1-8)相连接，所述滑轴(1-7)的下端为光轴并套于所述套筒法兰(1-2)内并可在所述套筒法兰(1-2)内上下滑动。

在一种改进的方案中，所述切割装置底架(2-1)在其两端通过第一螺栓组件(1-9)与所述振动台上板(1-4)固定连接；所述底架立柱(2-2)与所述支撑臂架(2-4)通过销轴(2-3)固定连接。

在一种改进的方案中，还包括茎秆输送装置(3)，所述茎秆输送装置(3)包括输送装置架、茎秆固定座(3-6)和四个输送链轮(3-4)；所述输送装置架包括底部架构(3-05)、顶部架构(3-06)、第一立杆(3-01)、第二立杆(3-02)、第三立杆(3-03)和第四立杆(3-04)；所述第一立杆(3-01)、第二立杆(3-02)、第三立杆(3-03)和第四立杆(3-04)的下端分别连接至所述底部架构(3-05)，所述第一立杆(3-01)、第二立杆(3-02)、第三立杆(3-03)和第四立杆(3-04)的上端分别连接至所述顶部架构(3-06)；所述第一立杆(3-01)、第二立杆(3-02)、第三立杆(3-03)和第四立杆(3-04)的上端分别安装有输送链轮(3-4)；所述第一立杆(3-01)的输送链轮(3-4)和所述第二立杆(3-02)的输送链轮(3-4)通过链条组件(3-5)套设在一起，所述第三立杆(3-03)的输送链轮(3-4)和所述第四立杆(3-04)的输送链轮(3-4)也通过链条组件(3-5)套设在一起；所述第一立杆(3-01)和所述第三立杆(3-03)之间连接有茎秆固定座(3-6)；所述第一立杆(3-01)所对应的输送链轮(3-4)通过第二联轴器(3-3)连接至步进电机(3-2)；所述茎秆输送装置(3)的设置使得所述茎秆固定座(3-6)与所述双层割刀组件(2-13)相对。

在一种改进的方案中，所述第二立杆(3-02)和所述第四立杆(3-04)之间连接有从动链轮连接件(3-7)；所述第二立杆(3-02)与所述顶部架构(3-06)的连接处以及所述第四立杆(3-04)与所述顶部架构(3-06)的连接处设置有张紧装置(3-8)；所述张紧装置(3-8)包括与立杆及顶部架构(3-06)固定连接的调节板(3-81)，还包括处于所述调节板(3-81)一侧的螺钉(3-82)以及处于所述调节板(3-81)另一侧的调位部件(3-83)；所述调位部件(3-83)连接至所述输送链轮(3-4)的中心；所述调节板(3-81)上具有通缝(3-84)，所述螺钉(3-82)穿过所述通缝(3-84)从而拧入所述调位部件(3-83)的螺孔或者抵触所述调位部件(3-83)。

在一种改进的方案中，所述茎秆固定座(3-6)包括相互平行的多条夹持条(3-61)，所述夹持条(3-61)用于夹持茎秆；所述夹持条(3-61)的一端连接至所述第一立杆(3-01)的输送链轮(3-4)和所述第二立杆(3-02)的输送链轮(3-4)所套设的链条组件(3-5)，所述夹持条(3-61)的另一端连接至所述第三立杆(3-03)的输送链轮(3-4)和所述第四立杆(3-04)的输送链轮(3-4)所套设的链条组件(3-5)。

本发明的振动切割试验台用于模拟地面路谱激励引起的切割刀片振动对茎秆切割效果的影响，通过改变第一伺服电机的转速以及调节曲柄盘与连杆铰接孔的位置，可以实现振动切割试验台振动频率和振幅的调节，将复杂的路谱激励信息简化成简谐运动，以实现对路谱激励信息与切割效果关系的定量研究。

附图说明

图1为实施例一振动切割试验台的振动切割装置结构示意图；

图2为实施例一振动切割试验台的振动切割装置结构示意图；

图3为实施例一振动切割试验台的振动切割装置结构示意图；

图4为实施例一振动切割试验台的双层割刀组件结构示意图；

图5为实施例一振动切割试验台的茎秆输送装置结构示意图；

图6为实施例一振动切割试验台结构示意图；

图7为实施例一振动切割试验台的张紧装置结构示意图。

附图标记：100振动切割装置；1振动装置；2双动刀切割装置；1-1振动台底板；1-2套筒法兰；1-3压缩弹簧；1-4振动台上板；1-5第一伺服电机；1-6曲柄盘；1-7滑轴；1-8开槽螺母；1-9第一螺栓组件；1-10连杆；1-11挂耳；2-1切割装置底架；2-2底架立柱；2-3销轴；2-4支撑臂架；2-5臂架横梁；2-6固定板；2-7主动轴；2-8传动链；2-9从动轴；2-10关节轴承组件；2-11刀架；2-12第二螺栓组件；2-13双层割刀组件；2-14第二伺服电机；2-15电机支撑座；2-16第一联轴器；2-17扭矩传感器；2-18传感器固定座；2-19轴承；2-20调节螺杆；2-21螺套；2-22螺套固定座；2-23立柱横梁；2-24球铰副；2-25第一割刀组件臂；2-26轴；2-271主链轮；2-272从链轮；2-28第二割刀组件臂；2-00通口；3茎秆输送装置；3-2步进电机；3-3第二联轴器；3-4链轮；3-5链条组件；3-6茎秆固定座；3-7从动链轮组；3-8张紧装置；3-9未切割茎秆；3-10已切割茎秆；3-05底部架构；3-06顶部架构；3-01第一立杆；3-02第二立杆；3-03第三立杆；3-04第四立杆；3-81调节板；3-82螺钉；3-83调位部件；3-84通缝；3-61夹持条。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本发明相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本发明的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本发明所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1至图7所示为本实施例的振动切割试验台，其包括振动切割装置100，在优选的方案中，振动切割试验台还包括茎秆输送装置3，茎秆输送装置3的设置使得茎秆固定座3-6与双层割刀组件2-13相对。即，只包括振动切割装置100的振动切割试验台是本发明所要保护的技术方案，同时包括了振动切割装置100和茎秆输送装置3的振动切割试验台也是本发明所要保护的技术方案

如图1至图4所示，振动切割装置100包括振动装置1和双动刀切割装置2；振动装置1包括振动台底板1-1、振动台上板1-4和四个压缩弹簧1-3。

振动台底板1-1和振动台上板1-4均为四边形，振动台底板1-1的四个角与振动台上板1-4的四个角分别对应；四个压缩弹簧1-3的一端分别安装于振动台底板1-1的四个角，四个压缩弹簧1-3的另一端分别连接至振动台上板1-4的四个角。具体地，振动台上板1-4的四个角处分别安装有开槽螺母1-8，压缩弹簧1-3连接振动台底板1-1的一端套设有套筒法兰1-2。压缩弹簧1-3的内部贯穿有滑轴1-7，滑轴1-7的上端具有适配开槽螺母1-8的外螺纹且滑轴1-7的上端与开槽螺母1-8相连接，滑轴1-7的下端为光轴并套于套筒法兰1-2内并可在套筒法兰1-2内上下滑动。

双动刀切割装置2包括四条切割装置底架2-1、两条底架立柱2-2、两条支撑臂架2-4、臂架横梁2-5、立柱横梁2-23、固定板2-6、主动轴2-7、电机支撑座2-15、第二伺服电机2-14、从动轴2-9、双层割刀组件2-13、第一伺服电机1-5。

四条切割装置底架2-1中，每一条切割装置底架2-1均在其两端通过第一螺栓组件1-9与振动台上板1-4固定连接，且相邻两条切割装置底架2-1在振动台上板1-4的角处相连接。两条底架立柱2-2分别从振动台上板1-4的两个角处竖立，且底架立柱2-2的下端连接至相邻两条切割装置底架2-1的交点。底架立柱2-2的上端通过销轴2-3固定连接至支撑臂架2-4的第一端，两条支撑臂架2-4与振动台上板1-4的两条边平行。

立柱横梁2-23连接于两条底架立柱2-2之间，其上安装有螺套固定座2-22，螺套固定座2-22上装配螺套2-21，固定板2-6上安装有球铰副2-24；球铰副2-24与螺套固定座2-22之间连接调节螺杆2-20且调节螺杆2-20穿过螺套2-21。

臂架横梁2-5连接于两条支撑臂架2-4之间；固定板2-6安装于臂架横梁2-5上，主动轴2-7和从动轴2-9并排设置于固定板2-6上。

主动轴2-7的下端通过第一联轴器2-16连接至电机支撑座2-15，第二伺服电机2-14安装于电机支撑座2-15上。主动轴2-7的上端连接至主链轮2-271的中心且主动轴2-7通过轴承2-19与固定板2-6活动连接，从动轴2-9的上端连接至从链轮2-272的中心且从动轴2-9也通过轴承与固定板2-6活动连接，主链轮2-271与从链轮2-272通过传动链2-8套设在一起。振动台上板1-4上与第二伺服电机2-14对应的位置开设有通口2-00，从而振动台上板1-4在竖直方向移动时，第二伺服电机2-14能够穿过通口2-00。通口2-00只要能允许第二伺服电机2-14通过即可，其形状可以是四边形或圆形等。

主链轮2-271的边缘具有凸轴2-26，凸轴2-26上套设关节轴承组件2-10，关节轴承组件2-10通过第一割刀组件臂2-25连接至双层割刀组件2-13的第一层；从链轮2-272的边缘也具有凸轴2-26，凸轴2-26上套设关节轴承组件2-10，关节轴承组件2-10通过第二割刀组件臂2-28连接至双层割刀组件2-13的第二层。

轴承2-19与电机支撑座2-15之间设置有用于测量茎秆切割扭矩的扭矩传感器2-17，固定板2-6上安装有对应扭矩传感器2-17的传感器固定座2-18，扭矩传感器2-17安装于传感器固定座2-18上。

两条支撑臂架2-4的第二端之间连接刀架2-11，刀架2-11的两端通过第二螺栓组件2-12分别连接至两条支撑臂架2-4的第二端，双层割刀组件2-13设置于刀架2-11上，如图4所示，双层割刀组件2-13包括上下相叠的两层割刀(即切割刀片)。本实施例中，主链轮2-271对应的第一割刀组件臂2-25连接至双层割刀组件2-13的上层，从链轮2-272对应的第二割刀组件臂2-28连接至双层割刀组件2-13的下层。或者，在本发明其它的实施方式中，主链轮2-271对应的第一割刀组件臂2-25连接至双层割刀组件2-13的下层，从链轮2-272对应的第二割刀组件臂2-28连接至双层割刀组件2-13的上层。

第一伺服电机1-5安装于振动台底板1-1上并连接曲柄盘1-6，曲柄盘1-6的边缘连接至连杆1-10的下端，连杆1-10的上端连接至挂耳1-11，挂耳1-11安装于振动台上板1-4的底面。

本实施例中，优选地，刀架2-11、立柱横梁2-23、臂架横梁2-5、振动台上板1-4的长边以及振动台底板1-1的长边相互平行。支撑臂架2-4、振动台上板1-4的短边以及振动台底板1-1的短边相互平行。

如图5至图7所示，茎秆输送装置3包括输送装置架、茎秆固定座3-6和四个输送链轮3-4。

输送装置架包括底部架构3-05、顶部架构3-06、第一立杆3-01、第二立杆3-02、第三立杆3-03和第四立杆3-04。第一立杆3-01、第二立杆3-02、第三立杆3-03和第四立杆3-04的下端分别连接至底部架构3-05，第一立杆3-01、第二立杆3-02、第三立杆3-03和第四立杆3-04的上端分别连接至顶部架构3-06。第一立杆3-01、第二立杆3-02、第三立杆3-03和第四立杆3-04的上端分别安装有输送链轮3-4。第一立杆3-01所对应的输送链轮3-4通过第二联轴器3-3连接至步进电机3-2。第二立杆3-02和第四立杆3-04之间连接有从动链轮连接件3-7。

第一立杆3-01的输送链轮3-4和第二立杆3-02的输送链轮3-4通过链条组件3-5套设在一起，第三立杆3-03的输送链轮3-4和第四立杆3-04的输送链轮3-4也通过链条组件3-5套设在一起。

第一立杆3-01和第三立杆3-03之间连接有茎秆固定座3-6，茎秆固定座3-6包括相互平行的多条夹持条3-61，夹持条3-61用于夹持茎秆。夹持条3-61的一端连接至第一立杆3-01的输送链轮3-4和第二立杆3-02的输送链轮3-4所套设的链条组件3-5，夹持条3-61的另一端连接至第三立杆3-03的输送链轮3-4和第四立杆3-04的输送链轮3-4所套设的链条组件3-5。

第二立杆3-02与顶部架构3-06的连接处以及第四立杆3-04与顶部架构3-06的连接处设置有张紧装置3-8。如图7所示，张紧装置3-8包括与立杆及顶部架构3-06固定连接的调节板3-81，还包括处于调节板3-81一侧的螺钉3-82以及处于调节板3-81另一侧的调位部件3-83。调位部件3-83连接至输送链轮3-4的中心；调节板3-81上具有通缝3-84，螺钉3-82穿过通缝3-84从而拧入调位部件3-83的螺孔或者抵触调位部件3-83。

振动切割试验台工作时，第一伺服电机1-5开始运作使得曲柄盘1-6旋转，曲柄盘1-6旋转带动连杆1-10上下移动，连杆1-10的移动将带动振动台上板1-4上下移动，由于滑轴1-7穿过压缩弹簧1-3的中部及套筒法兰1-2内，故压缩弹簧1-3向下被压缩以及向上被拉伸时，振动台上板1-4上的套筒法兰1-2会被滑轴1-7穿过，模拟出路面颠簸晃动的情景。第二伺服电机2-14的运作带动主动轴2-7、传动链2-8和从动轴2-9等结构发生相互运动，使得双层割刀组件2-13的两层切割刀片相互错位移动，达到切割的效果。同时，步进电机3-2运作从而带动多条夹持条3-61移动，夹持条3-61移动携带未切割茎秆3-9由顶部架构3-06向底部架构3-05移动，茎秆刚好能被双层割刀组件2-13切割从而运输到底部架构3-05的茎秆成为已切割茎秆3-10。

本实施例的振动切割试验台用于模拟地面路谱激励引起的切割刀片振动对茎秆切割效果的影响，通过改变第一伺服电机的转速以及调节曲柄盘与连杆铰接孔的位置，可以实现振动切割试验台振动频率和振幅的调节，将复杂的路谱激励信息简化成简谐运动，以实现对路谱激励信息与切割效果关系的定量研究。

双层割刀组件的切割刀片布置在链条组件上方时，切断后的茎秆在下落过程中会被重复切割，导致测量的准确性受到影响。本实施例的双层割刀组件的切割刀片布置在链条组件下方，消除了茎秆被重复切割的问题。

本实施例中，由调节螺杆、螺套、螺套固定座和球铰副构成的倾角调节装置用于调节切割刀片的倾角，以实现刀片切割倾角对茎秆切割效果的影响研究。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

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