CN104648503B - 一种具有减震功能的喷雾底盘车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有减震功能的喷雾底盘车。车体的前半部分通过减震系统与车架连接，后半部分安装动力系统，车体的左右两侧与行走系统连接；减震系统分为两组前减震系统和两组后减震系统，每组减震系统包括三套减震单元；减震上支架指向车体内部固定在车架上，三套减震单元的减震器由外至内依次铰接在减震上支架上，且均与竖直方向成30°安装，并通过减震下支架与车体铰接；其中外侧的减震单元朝向车前方向设置，中间的减震单元朝向车后方向设置，里侧的减震单元朝向车体内部设置。本发明能够明显改善车体稳定性，降低整体震动，避免出现翻车事故；狭窄路况通过性好，越野能力强，适合在作业空间有限，路况复杂，环境恶劣的条件下作业。

Description

一种具有减震功能的喷雾底盘车

技术领域

本发明属于智能农业装备领域，特别涉及一种具有减震功能的喷雾底盘车。

背景技术

近些年来，我国山地或丘陵地带茶园和果园种植面积进一步扩大，新型种植模式和培养技术逐步应用。优质茶叶和丰硕果实为当地农民带来可观经济效益。病虫害是影响作物品质的主要因素之一，化学防治是目前控制病虫害最方便有效的方法。但化学防治存在农药残留、环境污染等弊端。提高施药技术水平是减少化学防治负面效应的途径之一，而施药器械性能的优劣是施药技术水平的直接体现。

山地、丘陵地带茶园或果园种植面积广，密度高，病虫害防治周期长，人工作业强度大，危险性高。为了降低茶叶或果实表面农药残留，以保证食品安全，往往对施药时间和周期安排具有较高要求。由于茶园或多采用大面积密植模式，且山地或丘陵地势起伏大，路况恶劣，作业空间有限，人工作业强度大，大型植保机械(如拖拉机牵引式和悬挂式喷雾机)难以进入作业。传统的小型手动或机动背负式喷雾机对劳动力的需求过大，直接增加了茶树种植的成本投入。为了实现作物病虫害的有效防治，迫切需要一种结构紧凑、负载大且作业效果理想的喷雾底盘车作为施药机械的载体。

发明内容

本发明提供了一种具有减震功能的喷雾底盘车，能够适应山地或丘陵地带复杂路况，并提高了车体的稳定性。

本发明采用的技术方案为：

该喷雾底盘车由动力系统、行走系统、减震系统三部分组成；车体上方的前半部分通过减震系统与车架连接，车体的上方后半部分安装动力系统，车体的左右两侧与行走系统连接；

所述动力系统包括发动机、变速箱和三缸柱塞泵；行走系统包括驱动轮、导向轮、张紧轮和履带；发动机的输出端通过皮带和皮带轮与变速箱的输入端连接，变速箱的输出端与行走系统的驱动轮连接，驱动轮与履带配合，带动履带旋转；

所述减震系统分为两组前减震系统和两组后减震系统，每组减震系统包括减震上支架和三套由减震器、减震弹簧、减震下支架组成的减震单元；减震系统通过减震上支架与车架铰接，并通过三个减震下支架与车体铰接；所述减震上支架指向车体内部固定在车架上，三套减震单元的减震器由外至内依次铰接在减震上支架上，且均与竖直方向成30°安装，其中外侧的减震单元朝向车前方向设置，中间的减震单元朝向车后方向设置，里侧的减震单元朝向车体内部设置；

所述前减震系统和后减震系统距离车架中心的距离比为1：4，前减震系统位于外侧和中间的两套减震单元中的减震弹簧与后减震系统位于外侧和中间的两套减震单元中的减震弹簧的阻尼比为4：1。

所述底盘车的负载重心距离地面不超过0.6m。

所述动力系统还包括控制底盘车启动与停车的启停手柄，控制底盘车转向的转向手柄，控制底盘车加减速的档位操纵杆。

所述发动机采用4.5KW空冷单缸四冲程汽油发动机。

所述底盘车的总宽度不超过0.9m。

本发明的有益效果为：

(1)具有减震系统，明显改善车体稳定性，降低整体震动；底盘车突然爬坡和下坡时车架与车体之间的倾斜角不超过3°；在凹凸不平路面行驶过程中遇到障碍物，在底盘车左倾或右倾瞬间车架与车体之间倾斜角不超过5°。当载重履带底盘车在非平整路面工作时，通过将底盘车传统的车体与车架的刚性连接变成利用减震系统的弹性连接，大大降低了车架与车体之间的惯性冲击，减轻了整体的震动，提升了整体的稳定性，避免出现翻车事故；

(2)总宽不超过0.9m，狭窄路况通过性好，直线性好；可原地360°转弯，对地头转向空间要求低；

(3)采用履带行走方式，最大负载500KG，满载情况下可爬30°坡，越野能力强；

(4)结构紧凑，体积小，重心匹配合理，移动灵活，适用性广，尤其适合在一些作业空间有限，路况复杂，环境恶劣的条件下作业，例如山地或者丘陵地带。

附图说明

图1为所述喷雾底盘车的结构示意图；

图2为后减震系统的减震单元的结构示意图；

图3(a)和(b)分别为带药箱和不带药箱的底盘车在平稳路面行驶时的车架状态图；

图4(a)和(b)分别为底盘车在爬坡行驶瞬间及平稳爬坡时的车架状态图；

图5(a)和(b)分别为底盘车在下坡行驶瞬间及稳定下坡时的车架状态图；

图6(a)和(b)分别为底盘车左右两侧遇到障碍物时的车架状态图。

图中标号：

1-前减震系统；2-车架；3-后减震系统；4-车体；5-皮带轮；6-扶手；7-三缸柱塞泵；8-转向手柄；9-油箱；10-变速箱；11-发动机；12-驱动轮；13-履带；14-导向轮；15-安装孔；16-张紧轮；31-减震上支架；32-减震器A；33-减震弹簧A；34-减震下支架A/B/C；35-减震弹簧B；36-减震器B；37-减震弹簧C；38-减震器C。

具体实施方式

本发明提供了一种具有减震功能的喷雾底盘车，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，该底盘车由动力系统、行走系统、减震系统三部分组成。车体4上方的前半部分通过减震系统与车架2连接，车体4的上方后半部分安装动力系统，车体4的左右两侧与行走系统连接。车架2上设有若干个安装孔15，用来安装固定负载物。

所述动力系统包括发动机11、变速箱10、转向手柄8、启停手柄、档位操纵杆、皮带轮5、三缸柱塞泵7、油箱9等；行走系统包括：驱动轮12、导向轮14、张紧轮16、履带13等。

本发明中发动机11采用4.5KW空冷单缸四冲程汽油发动机，动力强劲，额定载荷500KG；发动机11输出轴一端安装有皮带轮组，动力分成两路：

一路为：发动机11的输出端通过皮带轮组与变速箱10的输入端连接，变速箱12的输出端再与行走系统的驱动轮12连接，驱动轮12与履带13配合，带动履带13旋转。底盘车的行进启动与停车可通过拨动安装在扶手6上的启停手柄控制；底盘车转向可通过控制转向手柄8实现；加减速可通过档位变换实现。

另一路动力由发动机11输出，通过皮带轮组传递到三缸柱塞泵7输入端，驱动三缸柱塞泵7工作。实际是否使用三缸柱塞泵可通过喷雾离合手柄控制。

该底盘车采用4.5KW空冷单缸四冲程汽油发动机，动力强劲，额定载荷500KG；采用履带式行走方式，可适应坑洼、泥泞路面，可在田地、山路行走，越野及爬坡性能优越，额定载荷下可爬30°坡；其启、停、转向动作灵敏，可原地360°转弯，转弯半径小，对田间地头空间要求低。

所述减震系统分为两组前减震系统1和两组后减震系统3，每组减震系统包括减震上支架31和三套由减震器、减震弹簧、减震下支架组成的减震单元；以后减震系统的减震单元为例，如图2所示，该减震系统包括减震上支架31、减震器A32、减震弹簧A33、减震下支架A34、减震弹簧B35、减震器B36、减震下支架B34、减震弹簧C37、减震器C38、减震下支架C34。

减震单元通过减震上支架31与车架2铰接，并通过减震下支架A34/B34/C34与车体4铰接。仍然以图2所示的后减震单元为例，建立三维直角坐标系，其中底盘车的车头方向为X轴的正向，竖直向下的方向为Z轴正向，自减震单元指向车体内部的方向为Y轴正向。则，以减震上支架31的外端为坐标原点O，减震上支架31设置在Y轴正向上，减震器C38、减震器B36和减震器A32由外至内依次铰接在减震上支架31上；减震器C38设置在XOZ平面内，且与Z轴正向成30°夹角，与X轴正向成60°夹角；减震器B36在减震上支架31上紧挨减震器C38布置，且减震器B36与Z轴正向成30°夹角，与X轴反向成60°夹角；减震器A32设置在YOZ平面内，其上端与减震上支架31的里端铰接，且与Z轴正向成30°夹角，与Y轴正向成60°夹角。

前减震系统1和后减震系统3距离车架2中心的距离比为1：4，则为了保证车架平衡，要求前减震系统1中减震弹簧B、减震弹簧C与后减震系统3中减震弹簧B、减震弹簧C的阻尼比为4：1。

为保证履带底盘在最大负载状态下，爬坡、下坡或者左右遇到障碍物时，不发生翻车危险，本履带底盘设计要求如下：(1)负载重心与车架中心尽可能相近，负载重心距离地面不超过0.6m，如图3(a)所示；(2)底盘车突然爬坡和下坡时车架与车体之间的倾斜角不超过3°，如图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)所示，此时前悬挂减震弹簧B、C最大压缩和最大伸长量为7mm，后悬挂减震弹簧B、C最大压缩和最大伸长量为25mm；在凹凸不平路面行驶过程中，当底盘车左倾和右倾瞬间，车架与车体之间倾斜角不超过5°，如图6(a)和图6(b)所示，此时前后悬挂减震弹簧A最大压缩和最大伸长量为17mm。

根据以上要求，结合四组减震系统之间的安装距离，并考虑负载重心位置及高度，选择合适硬度减震器和减震弹簧。具体型号如下：前减震系统1中减震弹簧B、C型号相同，具体型号：内径25mm，外径50mm，自由长60mm，定数14.08kgf/mm，最大压缩量24mm，荷重338kgf。后减震系统3中减震弹簧B、C型号相同，具体型号：内径12.5mm，外径25mm，自由长60mm，定数3.05kgf/mm，最大压缩量24mm，荷重84kgf。前后减震系统中减震弹簧A型号相同，具体型号：内径17.5mm，外径35mm，自由长60mm，定数6.88kgf/mm，最大压缩量24mm，荷重165kgf。

车体4与车架2之间通过减震系统连接，大大改善了底盘车在山地或丘陵地带由于路面不平引起的颠簸，提升了整体的稳定性。当底盘车行驶在平稳路面时，减震系统能有效减轻由于发动机震动引起的整体上下震动。如图4(a)和图4(b)所示，底盘车负载后行走在水平路面上，当突然遇到障碍或突然爬坡时，车体前方会立即翘起，由于减震系统的存在，前减震系统1受压，后减震系统3受拉，通过减震弹簧吸收冲击能量，车架及负载有缓冲时间适应车体倾斜，从而避免因整体重心的突然变化而引起的冲击和震动。当底盘车进入平稳爬坡状态时，由于减震系统的存在，车架和负载会向车体后方倾斜，引起整体重心后移，针对这一问题通过选择合适刚度的减震弹簧和减震器完全可以将其控制在安全范围之内。同时，这也正是要求车体与车架之间倾斜角不超过3°的原因。如图5(a)和图5(b)所示，当底盘车由水平路面下坡时，车体状态与上坡类似，在此不再赘述。山地或丘陵地带，道路凹凸不平引起车体左右晃动明显，为此特意选用硬度稍软的减震弹簧及减震器，将其车体与车架的倾斜角控制在5°以下，从而保证减震弹簧能有效吸收震动能量，提高整体的稳定性。

本发明是根据山地或者丘陵地带的茶园、果园病虫害防治所需喷雾机械而设计的底盘车，但是其并不局限于作为喷雾机底盘车，其同样可作为收获、运输机械的底盘。

Claims (5)

1.一种具有减震功能的喷雾底盘车，由动力系统、行走系统、减震系统三部分组成，其特征在于，车体上方的前半部分通过减震系统与车架连接，车体的上方后半部分安装动力系统，车体的左右两侧与行走系统连接；

所述动力系统包括发动机、变速箱和三缸柱塞泵；行走系统包括驱动轮、导向轮、张紧轮和履带；发动机的输出端通过皮带和皮带轮与变速箱的输入端连接，变速箱的输出端与行走系统的驱动轮连接，驱动轮与履带配合，带动履带旋转；

所述减震系统分为两组前减震系统和两组后减震系统，每组减震系统包括减震上支架和三套由减震器、减震弹簧、减震下支架组成的减震单元；减震系统通过减震上支架与车架铰接，并通过三个减震下支架与车体铰接；所述减震上支架指向车体内部固定在车架上，三套减震单元的减震器由外至内依次铰接在减震上支架上，且均与竖直方向成30°安装，其中外侧的减震单元朝向车前方向设置，中间的减震单元朝向车后方向设置，里侧的减震单元朝向车体内部设置；

所述前减震系统和后减震系统距离车架中心的距离比为1：4，前减震系统位于外侧和中间的两套减震单元中的减震弹簧与后减震系统位于外侧和中间的两套减震单元中的减震弹簧的阻尼比为4：1。

2.根据权利要求1所述的一种具有减震功能的喷雾底盘车，其特征在于，所述底盘车的负载重心距离地面不超过0.6m。

3.根据权利要求1所述的一种具有减震功能的喷雾底盘车，其特征在于，所述动力系统还包括控制底盘车启动与停车的启停手柄，控制底盘车转向的转向手柄，控制底盘车加减速的档位操纵杆。

4.根据权利要求1所述的一种具有减震功能的喷雾底盘车，其特征在于，所述发动机采用4.5KW空冷单缸四冲程汽油发动机。

5.根据权利要求1所述的一种具有减震功能的喷雾底盘车，其特征在于，所述底盘车的总宽度不超过0.9m。